Физики из Осакского городского университета разработали новые методы для количественного анализа квантовой запутанности в системах сильно связанных электронов, что поспособствует углублению понимания квантовых явлений в различных материалах. Результаты исследования опубликованы в журнале «Physical Review B» (PRB).
Квантовая запутанность — это явление, при котором две частицы остаются связанными, даже на большом расстоянии, и ее изучение довольно сложное. По словам Юнори Нисикавы, ведущего автора исследования, предшествующие работы в основном сосредоточились на универсальных свойствах квантовой запутанности в магнитных и сверхпроводящих материалах.
Системы сильно связанных электронов, в которых взаимодействия между электронами определяют поведение всей системы, представляют собой идеальную основу для изучения квантовой запутанности. Исследовательская группа Нисикавы выбрала другой подход, сосредоточившись на локальной квантовой запутанности между одним или двумя атомами и их окружением в таких системах.
Ученые разработали формулы для расчета основных показателей квантовой запутанности и проверили их на различных материалах, включая наномасштабные магнитные материалы и разбавленные магнитные сплавы. Их эксперименты в наномагнитных системах выявили неожиданные закономерности в поведении квантовой запутанности, противоречащие традиционным взглядам.
В разбавленных магнитных сплавах была обнаружена относительная квантовая энтропия, которая четко описывает эффект Кондо, при котором магнитная примесь экранируется электронами проводимости. Нисикава отметил, что поведение квантовой запутанности в наномасштабных магнитных материалах оказалось неожиданным и открыло новые возможности для исследования квантовых взаимодействий.
Результаты исследования могут служить основой для более глубокого понимания квантовой запутанности, что, в свою очередь, может ускорить развитие квантовых компьютеров и систем квантовой криптографии. Нисикава также подчеркнул, что разработанные формулы могут быть применимы к системам с различными физическими свойствами, и выразил надежду, что их работа вдохновит дальнейшие открытия в области квантовых технологий.
