Les liquides de spin quantique sont des matériaux qui présentent un comportement magnétique unique. Dans ces matériaux, les spins des électrons ne sont pas alignés selon un motif régulier, mais fluctuent de manière désordonnée. Ce désordre confère aux liquides de spin quantique un certain nombre de propriétés intéressantes, comme la capacité de conduire l’électricité sans résistance.
Cependant, le comportement des liquides à spin quantique peut être considérablement modifié par la présence de désordre. Dans leur étude, les chercheurs de l’UCI ont étudié les effets du désordre sur un type particulier de liquide de spin quantique appelé réseau kagome. Le réseau kagome est une structure bidimensionnelle composée de boucles hexagonales et il est connu pour présenter diverses propriétés exotiques.
Les chercheurs ont découvert que lorsque le désordre est introduit dans le réseau kagome, le liquide de spin quantique subit une transition de phase vers une nouvelle phase de la matière. Cette nouvelle phase est caractérisée par la formation d'amas magnétiques au sein du liquide de spin désordonné. Les clusters sont constitués de spins alignés entourés de spins désordonnés.
Les chercheurs pensent que cette nouvelle phase de la matière est le résultat de la compétition entre le désordre et des interactions entre les spins. Le désordre tend à perturber les corrélations entre les spins, tandis que les interactions tendent à aligner les spins. Cette compétition conduit à la formation des amas magnétiques.
La découverte de cette nouvelle phase de la matière donne un aperçu du comportement de matériaux exotiques qui pourraient avoir des applications en informatique quantique et en spintronique. L'informatique quantique est un nouveau type d'informatique qui utilise des bits quantiques (qubits) pour effectuer des calculs. Les qubits peuvent être fabriqués à partir des spins des électrons, et les amas magnétiques formés dans le liquide à spin quantique désordonné pourraient être utilisés comme qubits dans les ordinateurs quantiques. La spintronique est un type d’électronique qui utilise les spins des électrons pour stocker et traiter des informations. Les amas magnétiques formés dans le liquide de spin quantique désordonné pourraient également être utilisés dans des dispositifs spintroniques.
L’équipe de recherche étudie actuellement les propriétés de la nouvelle phase de la matière et explore ses applications potentielles en informatique quantique et en spintronique.
