研究展示了量子系统中有序形成的新机制

东京大学的研究人员 Kazuaki Takasan 和 Kyogo Kawaguchi 以及日本 RIKEN 的 Kyosuke Adachi 已经证明，铁磁性(原子的有序状态)可以通过增加粒子运动性来诱导，并且原子之间的排斥力足以维持它。

这一发现不仅将活性物质的概念扩展到量子系统，而且还有助于依赖粒子磁性的新技术的发展，例如磁存储器和量子计算。研究结果发表在《物理评论研究》杂志上。

成群的鸟类、蜂拥而至的细菌、细胞的流动。这些都是活性物质的例子，活性物质是个体个体(例如鸟类、细菌或细胞)自我组织的状态。这些物质在所谓的“相变”中从无序状态转变为有序状态。因此，它们可以在没有外部控制器的情况下以有组织的方式一起移动。

“之前的研究表明，活性物质的概念可以适用于从纳米(生物分子)到米(动物)的广泛尺度，”第一作者高山说。 “然而，目前尚不清楚活性物质的物理学是否可以在量子领域中有效应用。我们希望填补这一空白。”

为了填补这一空白，研究人员需要证明一种可能的机制，可以在量子系统中诱导和维持有序状态。这是物理学和生物物理学之间的合作工作。研究人员从鸟类聚集现象中获得灵感，因为由于每种物质的活动，比其他类型的活性物质更容易实现有序状态。

他们创建了一个理论模型，其中原子本质上模仿了鸟类的行为。在这个模型中，当它们增加原子的运动性时，原子之间的排斥力将它们重新排列成称为铁磁性的有序状态。在铁磁状态下，亚原子粒子和原子核的自旋、角动量沿一个方向排列，就像成群的鸟儿在飞行时面向同一方向一样。

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