大多数人在日常生活中并不了解磁力，但我们的电动机、硬盘驱动器和电子传感器都离不开它们。在开发更小电子元件的竞赛中，科学家需要了解这些元件的量子机制。在一篇发表在《Physical Review B》上的新论文中，来自大阪城市大学理学研究生院的Yunori Nishikawa博士和大阪大学的Masashi Tokuda对亚铁磁性物质中的电子散射近藤(Kondo)效应进行了数学建模。

在最简单的电导率模型中，电子在金属中自由的流动。但在量子尺度上，这个情况就变得更复杂：磁性杂质可以散射一些电子，这种现象被称为近藤效应。Nishikawa博士解释说：“近藤效应是理解强相关电子系统的关键概念之一，例如稀土材料和高温超导体中的磁性。”电导率会随着磁性而变化，而它又会随温度而变化，这使得所有三个因素间的关系变得非常复杂。纳米技术的最新进展使得利用量子点制造人造磁系统成为了可能，这让我们又可以探索近藤效应和磁相互作用。

1948年亚铁磁性的发现使Louis Néel获得了1970年的诺贝尔物理学奖。如果你将物体中的磁矩想象为带有磁力方向的小箭头，那么在纯铁磁铁中，所有的箭头都指向同一个方向。另一方面，在铁磁体中，磁矩指向了相反的方向，但方向不平衡。科学家们还尚未研究近藤效应对亚铁磁性的影响。

哄骗出这种难以捉摸的效应需要物理学家在他们的理论配置上发挥创造力，因为如果试图对它们进行数学建模需要有大量的计算能力。日本的这一研究团队使用了一种由四个量子点组成的新型T形晶格，这些量子点连接到两个电子储存器上来感应电流。虽然之前已经有研究使用成对的量子点来模拟量子现象，但这种T形排列是新的，并且允许出现亚铁磁性。

这使研究人员能够在T形量子点阵列上模拟与温度变化相关的亚铁磁性，使得近藤效应与亚铁磁性一致。Tokuda：“由于系统具有对称几何结构，我们原本预计我们会从最小的亚铁磁态进入到近藤态，而不需要经过其他的量子纠缠态，然后像往常一样放大电导率。然而，我们非常惊讶地发现它被压制了，这与我最初的预期相反。”通过预测近藤效应和最小亚铁磁性的相互作用，本研究成果为实验测试提出了一个违反直觉的假设。（编译:Qtech）