磁性材料样品在压力作用下进入了自旋液体状态。
在两颗钻石之间放一个小型磁性晶体，然后缓慢地挤压它们，会得到什么？答案是：磁性液体。这似乎有悖直觉——通常情况下，液体在压力作用下会变成固体。美国能源部（DOE）阿贡国家实验室（ANL）先进光子源（APS）的研究人员发现的反常现象，有望为科学家们提供高温超导和量子运算的新见解。
尽管超导材料的研究与应用已经有几十年历史，但高温超导体的确切机制仍然是一个量子力学谜题。全面了解高温超导体的工作机制，对于电网的“超导节能改造”具有重要意义。物理学家Daniel Haskel说：“量子自旋液体是自旋态的叠加，既有波动，也有纠缠。如果我们能创造出具有量子叠加效果的自旋量子液体，就能衍生出量子计算机的基本构件，量子比特。”
普林斯顿大学研究人员Phil Anderson在1987年提出，将材料置于量子自旋液体状态，有可能会导致超温超导现象。材料中每个原子的电子自旋是决定性因素。在某些条件下，电子会被推入“受挫态”，无法排列成有序的模式。为了减弱“受挫态”，电子自旋方向会随时间产生波动，旨在短时间内与相邻自旋态保持一致。有可能正是这种波动助力了高温超导所需的电子对的形成。
压力为电子自旋分离和“磁受挫态”驱动提供了“优化解”。Haskel谨慎地表示，他的团队在《物理评论快报》杂志中发布的研究成果，并未最终证实自旋液态的量子本质。但他们认为，通过施加缓慢而稳定的压力，部分磁性材料确实可以进入类液体状态——电子自旋变得无序，磁性消失，但原子的晶体排列得以保留。Haskel说，如果这是一种量子自旋液体，那么这种方法将具有广泛意义。
Haskel等设置了两个钻石砧，然后在它们之间插入了磁性材料锶-铱合金，接着缓慢地推动钻石砧。
研究人员Gilberto Fabbris说：“我们的想法是，施加压力可以缩短原子间距。我们缓慢地、持续地做这个工作，然后在压力上升时测定样品的性质。”最终，当压力达到接近20万个大气压时，磁性消失了，电子自旋在短距离内保持了相关性。
Haskel解释说：“创建自旋液体状态的关键在于保持晶体原子排列的秩序和对称。随机无序的原子位置将会导致不同的磁状态。”
Haskel团队已经实现了自旋液态，那么下一步是什么？未来的实验将涉及探索自旋动力学的本质和自旋液态更直接的关联。
Haskel还提到了APS的升级计划。这将是一个庞大的项目，计划实施后，仪器的亮度将提高近千倍。这将使物质状态的研究更加深入。他说：“在量子力学领域，或许想象力才是发现未知量子力学效应的钥匙。”
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