도쿄 이과 대학의 후지와라 리가 조교 등의 연구 그룹은 캄차카 반도의 토르바틱 화산에서 발견된 광물을 실험·이론의 양 측면에서 그 내부 자기 상태를 조사했다.이 결과, 이 물질의 저온 자기 상태가, XNUMX차원적으로 강한 양자 얽힘을 가진 「홀덴 상태」인 것을 발견했다.
스핀(전자의 각운동량의 자유도)의 크기가 정수인 경우의 저온 상태를 홀덴 상태라고 부른다.이 상태에서는, 스핀간에 강한 양자 얽힘(상태의 중첩에 의해 나타나는, 다른 양자간의 상관 효과)이 있어, 2차원 쇄의 양단에 위치하는 2개의 스핀에, XNUMX양자 비트(양자 계산의 정보 단위 )에 해당하는 자유도가 나타난다.
또 이 상태를 적극적으로 활용한 양자 컴퓨터의 개발이 기초과학·공학 응용의 양 측면에서 기대되고 있다.한편, 홀덴 상태의 재현에는 정수 스핀이 필요하고, 이것을 실현하는 원소는 매우 한정되어 있기 때문에, 지금까지 적극적으로 응용에 대한 시도가 이루어지지 않았다.
K2Cu3O(SO4)3(광물명: Fedotovite)은 캄차카 반도의 톨바틱 화산에서 발견된 광물.연구 그룹은 이 물질을 구조적 특징에서 "변 공유 사면체 양자 스핀 클러스터 사슬"이라고 명명하여 인공 합성하고, 내부 자성에 관해서 실온 부근에서 4K 이하까지 실험적으로 이론적으로 검토.그 결과, 각 변 공유 사면체 클러스터(구리 이온 6개로 형성)는 황산 이온에 의해 XNUMX차원적인 상호 작용을 가지기 때문에 홀덴 상태가 실현되는 것이 판명.또한, 변 공유 사면체의 수가 짝수인 경우에만 저온 상태로서 홀덴 상태가 출현할 가능성이 있는 것을 알 수 있었다.
이번 지견을 일반화하고 홀덴 상태를 인공적으로 재현하는 지침도 나타냈다.앞으로 보다 유연한 양자 컴퓨터의 설계 지침 구축이 기대된다.
