Sekundarni povzetek: |
Kvantne spinske tekočine so neurejena stanja, ki vsebujejo kvanto prepletenost in frakcijske kvazidelce in obljubljajo veliko potenciala v raziskovanju kvantne fizike in v tehnoloških aplikacijah, kot naprimer topološko zaščiteno kvantno računalništvo. Model Kitaeva napoveduje točno realizacijo osnovnega stanja kvantne spinske tekočine. V tej tezi iščemo eksperimentalne dokaze takih stanj v realnih materialih, v katerih so pričakovane interakcije Kitaeva. Naše raziskave so opravljene primarno z uporabo magnetne resonance na kandidatih α-RuCl3 in BaCo2(AsO4)2. Prepoznamo opazljivke, ki kažejo unikaten odziv značilen za Kitaevo kvantno spinsko tekočino v skladu z napovedmi teoretičnih simulacij. Kljub temu, da magnetni red prepreči čisto osnovno stanje, opazimo, da se lastnosti kvantne spinske tekočine ohranijo pri višjih temperaturah v tako imenovani paramagnetni fazi Kitaeva. V α-RuCl3 pokažemo frakcionalizacijo spinskega obrata na dva tipa anyonov, Majoranovega fermiona in para umeritvenih fluksov za širok razpon temperature in magnetnega polja. Identiteta delcev je potrjena z ujemanjem vrzeli spinske vzbuditve z napovedmi za čisti model Kitaeva, ki kaže kubično poljsko odvisnost. Vzorec natančneje preučimo in določimo tenzor gradienta električnega polja in hiperfini tenzor, lastnosti kristalne strukture in najdemo učinke dodatnih interakcij, kjer se pokvari čista slika Kitaeva.
V BaCo2(AsO4)2 tudi najdemo karakteristike paramagnetne faze Kitaeva s faznim diagramom bolj občutljivim na magnetno polje. Izkaže se, da ima vrzel spinske vzbuditve linearno odvisnost od polja, kot je napovedano za modele z dodatnimi interakcijami. V faznem diagramu najdemo območje, kjer je možna drugačna vrsta
frakcionalizacije na pare Majoranovih fermionov. |