Исследователи Калифорнийского технологического института и Йельского университета разработали вычислительный метод, который позволяет точнее предсказывать квантовые свойства реальных материалов. Подход проверили на семи магнитных атомах переходных металлов, поочерёдно помещённых в медь. Для большинства примесей точность расчётов оказалась до ста раз выше, чем у традиционных моделей.
Учёные изучали эффект Кондо — явление, при котором электрическое сопротивление металла при охлаждении сначала уменьшается, а затем начинает расти. Перелом происходит при температуре Кондо и связан с взаимодействием электронов магнитной примеси с электронами самого металла. Результаты работы опубликованы в журнале Science; её авторами стали Линцин Пэн, защитившая диссертацию в 2025 году, и Тяньюй Чжу из Йельского университета.
Обычно расчёты упрощают электронную структуру материала, оставляя лишь небольшое число орбиталей — областей вокруг атомного ядра, где с наибольшей вероятностью находятся электроны.
Именно такая зависимость частиц друг от друга делает эффект Кондо сложной многочастичной задачей. Общая теория явления была сформирована в 1970-х годах, в том числе при участии выпускника Калтеха Кеннета Уилсона, однако точный расчёт сопротивления и температуры Кондо для конкретных материалов долгое время оставался трудным. По данным SciTechDaily, новый метод позволил воспроизвести поведение большинства исследованных примесей значительно точнее упрощённых моделей.
Гарнет Чан назвал проведённую работу первым шагом к расчёту более сложных квантовых явлений. «Теперь можно предсказывать свойства некоторых сложных материалов исключительно с помощью вычислений, не обращаясь к эксперименту», — сказал он. Учёные рассчитывают, что подобный подход поможет исследовать высокотемпературную сверхпроводимость и квантовые магниты, а также приблизит компьютерное проектирование материалов с заданными свойствами.
Автор оригинальной публикации — Савелий Громов.