Dans une première mondiale, une équipe de chercheurs coréens a réussi à observer directement les moments quadrupolaires de spin, une réalisation qui pourrait avoir des implications significatives pour l’informatique quantique et les technologies de l’information.
Le cristal liquide est un état de la matière qui présente des propriétés à la fois liquides et solides. Il peut couler comme un liquide, tandis que ses molécules constitutives sont alignées comme dans un solide.
L’analogue magnétique de ce type de matériau est appelé la «phase spin-nématique», où les moments de spin jouent le rôle des molécules. Cependant, malgré sa prédiction il y a un demi-siècle, il n’a pas encore été directement observé.
Le principal défi provient du fait que la plupart des techniques expérimentales conventionnelles sont insensibles aux quadrupôles de spin, qui sont les caractéristiques définissantes de cette phase spin-nématique.
Observation directe des quadrupôles de spin
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur KIM Bumjoon au Centre IBS pour les systèmes électroniques artificiels de faible dimension en Corée du Sud a réussi à observer directement les quadrupôles de spin. Cette réalisation a été rendue possible grâce à des progrès remarquables réalisés au cours des dernières décennies dans le développement des installations de synchrotron.
Les chercheurs de l’IBS ont concentré leur étude sur l’oxyde d’iridium à réseau carré Sr2IrO4, un matériau précédemment reconnu pour son ordre dipolaire antiferromagnétique à basse température. Cette étude a nouvellement découvert la coexistence d’un ordre quadrupolaire de spin, qui devient observable grâce à son interférence avec l’ordre magnétique.
Implications pour l’informatique quantique et les technos
La découverte de la phase spin-nématique a également des implications significatives pour l’informatique quantique et les technologies de l’information, selon le professeur CHO Gil Young, co-auteur de cette étude et professeur à l’Université des sciences et technologies de Pohang.
Un autre aspect intéressant de la phase spin-nématique est son potentiel pour la supraconductivité à haute température. Dans la phase spin-nématique, les spins sont fortement enchevêtrés, ce qui a été suggéré par le physicien P. W. Anderson comme un ingrédient clé pour la supraconductivité à haute température.
En synthèse
Cette recherche marque la première observation directe des moments quadrupolaires de spin dans une phase spin-nématique. Cette réalisation, rendue possible grâce à l’infrastructure et aux capacités des expériences aux rayons X en Corée du Sud, pourrait avoir des implications significatives pour l’informatique quantique et les technologies de l’information.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un cristal liquide ?
Un cristal liquide est un état de la matière qui présente des propriétés à la fois liquides et solides.
Qu’est-ce que la phase spin-nématique ?
La phase spin-nématique est l’analogue magnétique du cristal liquide, où les moments de spin jouent le rôle des molécules.
Qu’est-ce qu’un quadrupôle de spin ?
Un quadrupôle de spin est une caractéristique définissante de la phase spin-nématique.
Quelles sont les implications de cette découverte ?
La découverte de la phase spin-nématique pourrait avoir des implications significatives pour l’informatique quantique et les technologies de l’information.
Quel est le potentiel de la phase spin-nématique pour la supraconductivité à haute température ?
Dans la phase spin-nématique, les spins sont fortement enchevêtrés, ce qui pourrait être un ingrédient clé pour la supraconductivité à haute température.
Références
Article : « Quantum spin nematic phase in a square-lattice iridate » – DOI: 10.1038/s41586-023-06829-4
