Квантовым фазовым переходом (КФП) называют качественное изменение основного состояния физической системы, которое происходит при нулевой температуре за счет изменения какого-либо “контрольного” параметра.

Обычно в литературе говорят о КФП в макроскопических системах (например, обсуждается КФП в ВТСП при допировании). Однако КФП может, в принципе, иметь место и в наноструктурах, например, в квантовых точках. В работе [1] французские физики продемонстрировали, как КФП происходит в “квантовой точке” из одной молекулы фуллерена C₆₀ с двумя “избыточными” электронами. Двухэлектронные спиновые состояния |S,m> характеризуются величиной полного спина S = 0 или 1 и его проекцией m на ось квантования (m = 0 при S = 0 – синглет; m = –1, 0, 1 при S = 1 – триплет).

В отсутствие магнитного поля переход из синглетного состояния в триплетное происходит при изменении потенциалов на управляющих электродах (рис. 1). Детальные исследования КФП в “искусственных” наноструктурах будут, безусловно, способствовать лучшему пониманию КФП в макроскопических твердотельных системах, таких как ВТСП и соединения с тяжелыми фермионами.

Рис.1. (a) При квантовом фазовом переходе квантовой точки из синглетного состояния |A> в триплетное состояние |B> система проходит через так называемую квантовую критическую точку, разделяющую эти два состояния. Большие стрелки – направления спинов двух электронов в квантовой точке. Маленькие стрелки – направления спинов экранирующих электронов в электродах.

(b) Микрофотография устройства, использованного авторами [1] для исследования квантового фазового перехода в молекуле C60 (изображение получено с использованием атомно-силового микроскопа).

Л.Опенов