Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

UCSB physicists make strides in understanding quantum entanglement

17.12.2012
While some theoretical physicists make predictions about astrophysics and the behavior of stars and galaxies, others work in the realm of the very small, which includes quantum physics. Such is the case at UC Santa Barbara, where theoretical physicists at the Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) cover the range of questions in physics.

Recently, theoretical physicists at KITP have made important strides in studying a concept in quantum physics called quantum entanglement, in which electron spins are entangled with each other. Using computers to calculate the extreme version of quantum entanglement –– how the spin of every electron in certain electronic materials could be entangled with another electron's spin –– the research team found a way to predict this characteristic. Future applications of the research are expected to benefit fields such as information technology.

"Quantum entanglement is a strange and non-intuitive aspect of the quantum theory of matter, which has puzzled and intrigued physicists since the earliest days of the quantum theory," said Leon Balents, senior author of a recent paper on this topic published in the journal Nature Physics. Balents is a professor of physics and a permanent member of KITP.

Quantum entanglement represents the extent to which measurement of one part of a system affects the state of another; for example, measurement of one electron influences the state of another that may be far away, explained Balents. In recent years, scientists have realized that entanglement of electrons is present in varying degrees in solid materials. Taking this notion to the extreme is the "quantum spin liquid," a state of matter in which every electron spin is entangled with another.

Balents said that quantum spin liquids are being sought in experiments on natural and artificial minerals. A key question posed by physicists is how to calculate theoretically which materials are quantum spin liquids. "In our paper, we provide an answer to this question, showing that a precise quantitative measure of 'long-range' entanglement can be calculated for realistic models of electronic materials," said Balents.

"Our results provide a smoking gun signature of this special type of entanglement that determines whether or not a given material is a quantum spin liquid," explained Balents. The results prove that an emblematic example of this type of problem –– material with electron spins residing on the "kagome lattice" –– is indeed a quantum spin liquid, according to Balents. The kagome lattice is a pattern of electron spins named after a type of Japanese fishing basket that this arrangement of spins resembles.

"We expect the technique we developed to have broad applications in the search for these unique quantum states, which in the future may have remarkable applications in information technologies," said Balents.

Hong-Chen Jiang, postdoctoral fellow with KITP, and Zhenghan Wang, a researcher with Microsoft Station Q at UCSB, are co-authors of the paper.

Gail Gallessich | EurekAlert!
Further information:
http://www.ucsb.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht Hubble observes one-of-a-kind star nicknamed 'Nasty'
22.05.2015 | NASA/Goddard Space Flight Center

nachricht Basel Physicists Develop Efficient Method of Signal Transmission from Nanocomponents
22.05.2015 | Universität Basel

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kieler Forschende bauen die kleinsten Maschinen der Welt

Die DFG stellt Millionenförderung für die Entwicklung neuartiger Medikamente und Materialien an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) bereit.

Großer Jubel an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU): Wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) heute (Donnerstag, 21. Mai) bekannt gab,...

Im Focus: Basler Physiker entwickeln Methode zur effizienten Signalübertragung aus Nanobauteilen

Physiker haben eine innovative Methode entwickelt, die den effizienten Einsatz von Nanobauteilen in elektronische Schaltkreisen ermöglichen könnte. Sie entwickelten dazu eine Anordnung, bei der ein Nanobauteil mit zwei elektrischen Leitern verbunden ist. Diese bewirken eine hocheffiziente Auskopplung des elektrischen Signals. Die Wissenschaftler vom Departement Physik und dem Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel haben ihre Ergebnisse zusammen mit Kollegen der ETH Zürich in der Fachzeitschrift «Nature Communications» publiziert.

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. In Forschungslabors werden bereits Bauelemente von wenigen Nanometern hergestellt, was ungefähr der Grösse von...

Im Focus: Basel Physicists Develop Efficient Method of Signal Transmission from Nanocomponents

Physicists have developed an innovative method that could enable the efficient use of nanocomponents in electronic circuits. To achieve this, they have developed a layout in which a nanocomponent is connected to two electrical conductors, which uncouple the electrical signal in a highly efficient manner. The scientists at the Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel have published their results in the scientific journal “Nature Communications” together with their colleagues from ETH Zurich.

Electronic components are becoming smaller and smaller. Components measuring just a few nanometers – the size of around ten atoms – are already being produced...

Im Focus: Phagen übertragen Antibiotikaresistenzen auf Bakterien – Nachweis auf Geflügelfleisch

Bakterien entwickeln immer häufiger Resistenzen gegenüber Antibiotika. Es gibt unterschiedliche Erklärungen dafür, wie diese Resistenzen in die Bakterien gelangen. Forschende der Vetmeduni Vienna fanden sogenannte Phagen auf Geflügelfleisch, die Antibiotikaresistenzen auf Bakterien übertragen können. Phagen sind Viren, die ausschließlich Bakterien infizieren können. Für Menschen sind sie unschädlich. Phagen könnten laut Studie jedoch zur Verbreitung von Antibiotikaresistenzen beitragen. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Lebensmittelproduktion sondern auch für die Medizin von Bedeutung. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht.

Antibiotikaresistente Bakterien stellen weltweit ein bedeutendes Gesundheitsrisiko dar. Gängige Antibiotika sind bei der Behandlung von Infektionskrankheiten...

Im Focus: Die schreckliche Schönheit der Medusa

Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile das bisher detailgetreueste Bild vom Medusa-Nebel eingefangen, das je aufgenommen wurde. Als der Stern im Herzen dieses Nebels altersschwach wurde, hat er seine äußeren Schichten abgestoßen, aus denen sich diese farbenfrohe Wolke bildete. Das Bild lässt erahnen, welches endgültige Schicksal die Sonne einmal ereilen wird: Irgendwann wird aus ihr ebenfalls ein Objekt dieser Art werden.

Dieser wunderschöne Planetarische Nebel ist nach einer schrecklichen Kreatur aus der griechischen Mythologie benannt – der Gorgone Medusa. Er trägt auch die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

TU Darmstadt: Gipfel der Verschlüsselung - CROSSING-Konferenz am 1. und 2. Juni in Darmstadt

22.05.2015 | Veranstaltungen

Internationale neurowissenschaftliche Tagung

22.05.2015 | Veranstaltungen

Biokohle-Forscher tagen in Potsdam

21.05.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nanogefäß mit einer Perle aus Gold

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie

Ferngesteuerte Mikroschwimmer: Jülicher Physiker simulieren Bewegungen von Bakterien an Oberflächen

22.05.2015 | Physik Astronomie

Was Chromosomen im Innersten zusammenhält

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie