Los líquidos de espín cuántico son materiales que exhiben un comportamiento magnético único. En estos materiales, los espines de los electrones no están alineados siguiendo un patrón regular, sino que fluctúan de forma desordenada. Este trastorno confiere a los líquidos de espín cuántico una serie de propiedades interesantes, como la capacidad de conducir electricidad sin resistencia.
Sin embargo, el comportamiento de los líquidos de espín cuántico puede verse alterado significativamente por la presencia de desorden. En su estudio, los investigadores de la UCI investigaron los efectos del desorden en un tipo particular de líquido de espín cuántico llamado red Kagome. La red kagome es una estructura bidimensional formada por bucles hexagonales y se sabe que exhibe una variedad de propiedades exóticas.
Los investigadores descubrieron que cuando se introduce desorden en la red de Kagome, el líquido de espín cuántico sufre una transición de fase a una nueva fase de la materia. Esta nueva fase se caracteriza por la formación de grupos magnéticos dentro del líquido de espín desordenado. Los grupos están formados por espines alineados que están rodeados de espines desordenados.
Los investigadores creen que esta nueva fase de la materia es resultado de la competencia entre el desorden y las interacciones entre los espines. El desorden tiende a alterar las correlaciones entre los espines, mientras que las interacciones tienden a alinear los espines. Esta competencia conduce a la formación de cúmulos magnéticos.
El descubrimiento de esta nueva fase de la materia proporciona información sobre el comportamiento de materiales exóticos que podrían tener aplicaciones en la computación cuántica y la espintrónica. La computación cuántica es un nuevo tipo de computación que utiliza bits cuánticos (qubits) para realizar cálculos. Se pueden fabricar qubits a partir de espines de electrones, y los grupos magnéticos formados en el líquido de espín cuántico desordenado podrían usarse como qubits en computadoras cuánticas. La espintrónica es un tipo de electrónica que utiliza los espines de los electrones para almacenar y procesar información. Los grupos magnéticos formados en el líquido de espín cuántico desordenado también podrían utilizarse en dispositivos espintrónicos.
Actualmente, el equipo de investigación está investigando las propiedades de la nueva fase de la materia y explorando sus posibles aplicaciones en computación cuántica y espintrónica.
