斯坦福大学与SLAC国家加速器实验室的研究人员近期发表报告，在一类名为kagome材料的磁性物质中观测到本征量子自旋液体行为的实验证据。该成果已在《自然·物理学》期刊上发表。

量子自旋液体是一种物质形态，其内部自旋即使在极低温度下仍保持持续涨落，不形成有序排列，并表现出长程量子纠缠特性。研究团队此次重点观测了一种具有kagome材料典型晶格结构的新型化合物锌巴洛石。论文资深作者李永胜(Young S. Lee)表示：“过去20多年来，我一直对理解量子自旋液体很感兴趣。这些是令人着迷的新型量子物质状态。原则上，它们的基态可能具有长程量子纠缠，这在真实材料中极其罕见。”

研究人员合成了高质量单晶样本，在极低温环境下利用高分辨率非弹性中子散射技术测量其自旋激发，并将实验结果与理论计算进行对比。李永胜指出：“散射图样为我们提供了两个重要的微观信息。第一个信息是自旋方向在空间上的相关性，第二个信息是它们在时间上的波动。这些测量结果表明，kagome自旋的基本激发以‘自旋子’的形式出现，而自旋子是典型的‘磁振子’激发的分数化部分。”

该研究显示，锌巴洛石中观测到的行为与此前在另一种kagome材料赫伯特史密斯石中记录的特征相符，表明此类量子自旋液体态在同类材料中可能具有普适性。李永胜认为：“本文报告了与特定量子自旋液体基态理论计算结果吻合良好的自旋关联的详细信息。我认为我们的研究成果是朝着这一总体目标迈出的又一重要步伐。”

对kagome材料中量子自旋液体态的深入理解，有望为未来量子信息技术的研究提供新的物理基础。

更多信息： 作者Aaron T. Breidenbach 等人，标题《识别候选自旋 1/2 kagome 量子自旋液体材料中的普适自旋激发》，发表于《自然·物理学》(2025)。期刊信息： Nature Physics ， arXiv