研究人员创建具有受保护量子激发的纠缠量子磁体

当不同的量子态结合在一起时，就会出现新的物质集体态。在量子领域，将具有量子效应的原子等成分结合起来，可以产生物质的宏观量子态，具有其他地方不存在的奇异量子激发。

在阿尔托大学和中国科学院物理研究所的合作下，研究人员在氧化镁基底上用磁性钛逐个原子构建了一种人工量子材料。然后，他们精心设计了原子在材料内部的相互作用方式，目的是产生一种新的量子物质状态。

阿尔托大学助理教授 Jose Lado 创建了理论设计，以制造具有拓扑量子磁性的材料，中国科学院物理研究所副教授杨凯领导的团队利用扫描隧道显微镜进行原子操控，构建并测量了这种人造材料。

结果，研究人员首次展示了一种被称为高阶拓扑量子磁体的新物质量子态。拓扑磁体可能代表了一种在量子技术中实现实质性防退相干保护的新方法。

该项研究今日发表在《自然纳米技术》杂志上。

除了从基础科学的角度引起人们的兴趣之外，类似这种新型量子磁体的拓扑量子多体物质还可能对未来的量子技术产生突破性的影响。

“创建多体拓扑量子磁体让我们能够探索物理学中令人兴奋的新方向。拓扑量子磁体中的激发与传统磁体中的激发具有截然不同的特性，可以让我们创造出超出当前量子材料能力的新物理现象，”Lado 说。

量子磁体是一种能够实现磁态量子叠加的材料，可将量子现象从微观尺度带到宏观尺度。这些材料具有奇异的量子激发(包括分数激发，电子的行为就像被分裂成许多部分一样)，而这些激发在材料之外的任何地方都不存在。