量子磁体之间的相互作用是被编程的。免费技术图书馆新闻

编程的量子磁体之间的相互作用

06.12.2021

海德堡大学量子动力学中心的一组德国物理学家改变了微观量子磁体之间的相互作用——自旋。在这项研究中，磁体首次在孤立的量子系统中长时间保持其原始方向。

科学家们使用了一种已经冷却到接近绝对零温度的原子气体。使用激光，原子被加热并在距原子核的宏观距离处分离电子。这些被称为里德堡原子的“原子巨人”在近一毫米的距离内相互作用。

这项研究是使用核磁共振领域的方法来控制量子磁体的动力学。在他们的实验中，研究人员使用专门设计的周期性微波脉冲来改变原子的自旋，以控制它们之间的相互作用。

微波脉冲在十亿分之一秒内响应里德堡原子。同时，原子对任何外部影响都非常敏感，无论它们多么微观。在他们的实验中，科学家们设法保留了宏观磁化强度。

粒子、原子、分子，甚至是磁体等宏观物体之间的作用力，都是由自然界的相互作用决定的。例如，两个紧密间隔的条形磁铁在磁力的影响下重新排列。

这些研究对于更好地理解复杂量子系统中的潜在过程非常重要。

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抗维生素代替抗生素 13.04.2024

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加热某些材料的最快方法是先冷却它们。这个想法与 Mpemba 效应相似，热水有时比冷水结冰的速度更快。

要重新加热一片披萨，您不太可能想先将其冷却，但一项理论研究表明，加热前的第一步冷却可能是重新加热某些材料的最快方法。

这个概念类似于 Mpemba 效应，直到现在科学家仍然无法理解，因为很难始终如一地重现这种效应。未参与这项研究的西班牙巴达霍斯埃斯特雷马杜拉大学的物理学家安德烈斯桑托斯说，这项新研究是“一种从不同角度看待 Mpemba 效应等效应的方法”。

来自以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的物理学家 Amit Gal 和 Oren Raz 研究了一个称为 Ising 模型的理论系统，这是一个磁极指向上方或下方的二维原子网格。特别是，他们考虑了伊辛模型的一个变体，其中相邻原子将它们的两极指向相反的方向。这种行为称为反铁磁。而且这个系统在预冷阶段之后可以更快地升温。

为了使新的效果显现出来，系统必须具有相应的属性，而不是均匀的温度，这会受到预冷的影响。否则，预冷和预热的系统与刚刚预热的系统之间没有区别。

在反铁磁伊辛模型的情况下，研究人员考虑了所有原子产生的整体磁化特性，以及有多少磁铁指向相反的方向。冷却材料可以改变这两种特性之间的关系，从而使加热随后发生得更快。

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