糖心破解版

物质は温度や圧力に応じて固体?液体?気体の3つの状态に変化します。このうち、液体と気体の间には相転移が起きる必要はなく、连続的に移り変わることが可能です。磁性体中の电子がもつ微小な磁石であるスピンの向きに関しても、このような3状态を考えることができます。固体は例えばスピンの向きがそろった强磁性状态に対応し、気体はそれらがランダムな常磁性状态に対応します。一方、液体については、极低温まで固体にならず液体のままであるヘリウムから类推した「量子スピン液体」という概念が提案されていますが、その存在や性质は长年の谜とされてきました。

© 2014 Yukitoshi Motome.
电子スピンが示す気体?液体転移の概念図。

东京工业大学大学院理工学研究科物性物理学専攻の那须譲治（なす　じょうじ）助教（研究実施当时　东京大学大学院工学系研究科物理工学専攻）、东京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の宇田川将文（うだがわ　まさふみ）助教、求幸年（もとめ　ゆきとし）准教授らは、キタエフ模型と呼ばれる理论モデルに対する大规模数値シミュレーションにより、量子スピン液体と常磁性状态の间には常に相転移が存在し、両者は连続的に移り変わることができないことを见出しました。これは従来の相転移理论で説明できない新しい気体?液体転移で、トポロジカルな性质の変化と见なせることを明らかにしました。

この発见は、相転移の不在をもって量子スピン液体を示唆している最近の実験研究の全面的な见直しを促すものです。また、トポロジカルな性质を情报処理に利用する量子情报の分野にも大きなインパクトを与えると期待されます。

论文情报

Joji Nasu, Masafumi Udagawa, and Yukitoshi Motome,
“Vaporization of Kitaev spin liquids”,
Physical Review Letters Online Edition: 2014/11/7 (Japan time), doi: 10.1103/PhysRevLett.113.197205.
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