1.媒體來源:
科技新報
2.記者署名:
Emma stein
3.完整新聞標題:
50 年前預測的新物質狀態，科學家首度製造出「量子自旋液體」
4.完整新聞內文:
經過 50 年探索，哈佛物理學家團隊終於記錄到凝聚態物理學中預測的新物質狀態，稱為
量子自旋液體（quantum spin liquid）。研究人員能實際操縱這種奇異狀態以了解相關
量子特性，有朝一日更可推進製造出更強大的量子電腦技術。
雖然名為量子自旋液體（quantum spin liquid），但這種狀態其實與水、飲料等日常可
見液體無關聯，而是普林斯頓物理學家菲利普·安德森（Philip Anderson）於 1973 年
首次預測的一種物質相，與低溫環境下磁鐵永不凍結的磁矩及當中電子旋轉方式有關。
首先我們要了解一般磁鐵的工作原理：一般磁性材料由許多具穩定磁矩的原子或小原子集
團構成，隨著磁矩之間相互作用而產生磁性，一類為鐵磁相互作用：兩個相鄰的磁矩排成
同一方向；另一類是反鐵磁相互作用：相鄰的磁矩排成相反方向。
在普通磁鐵中，當溫度下降到某個點，電子會穩定下來並形成具磁性的固體物質；但在量
子自旋液體中，電子無法以規則、穩定的方式排列磁矩，且不會形成固體，最後變成在複
雜的量子態中不斷糾纏和切換，就像液體一樣。
物理學家預測這種行為會引起許多有趣現象，且其特性可用於推進高溫超導體、量子電腦
等量子技術，但儘管理論趨於完善，50 年來仍沒有真實例子可以讓科學家觀摩量子自旋
液體。
直到現在，由哈佛大學領導的一組團隊首次創造並觀察到了量子自旋液體。
研究人員利用稱為「可編程量子模擬器（programmable quantum simulator）」的特殊量
子電腦，以雷射將 219 個銣原子各自保持在三角形晶格中，也就是說每個原子都有 2 個
鄰居，因此其中一對電子磁矩可對齊並維持穩定，但第三個電子的加入會破壞這種平衡。
而從實驗中原子糾纏聯繫結果來看，團隊表示確實由此形成了具量子糾纏特性的量子自旋
液體，比如糾纏和量子疊加，前者指 2 個原子就算距離很遠也能相互影響甚至互相傳送
訊息，後者指原子可同時以多種狀態存在。
從這項研究中學到的知識，有朝一日可以替科學家設計出更好的量子材料。更具體地說，
來自量子自旋液體的奇異特性可能是創造更強大量子位元的關鍵──被稱為拓撲量子位元
，能抵抗噪音和外部干擾。
新論文發表在《科學》（Science）期刊。
5.完整新聞連結 (或短網址):
https://technews.tw/2021/12/08/quantum-spin-liquid-matter-state-magnet/
6.備註:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8794