电子——那些帮助构成我们体内原子的亚原子粒子以及现在流经你的手机或计算机的电流——具有一些性质，如质量和电荷，任何上过高中物理课的人都会熟悉这些性质。但电子也有一个更抽象的特性，称为自旋，它描述了它们如何与磁场相互作用。

电子自旋对于称为自旋电子学的研究领域特别重要，该领域旨在开发在内存存储和信息处理中使用自旋的量子电子设备。自旋也是量子比特的核心——量子计算中使用的基本信息单位。

在这些量子器件中使用自旋的问题在于它的量子态很容易被破坏。要在设备中使用，电子自旋需要尽可能长时间地保持其量子态，以避免信息丢失。这被称为自旋相干性，它非常微妙，即使是构成该设备的原子的微小振动也可以不可逆地消除自旋状态。

在《物理评论快报》杂志上发表的一篇新论文中，应用物理学、物理学和材料科学教授MarcoBernardi;和应用物理学和材料科学博士后学者研究助理JinsooPark开发了一种新的理论和数值计算，可以高精度地预测材料中的自旋退相干。

Bernardi解释说：“现有的自旋弛豫和退相干理论侧重于简单模型和定性理解。经过多年的系统努力，我的团队开发了计算工具来定量研究电子如何在材料中相互作用和移动。

“这篇新论文使我们的工作更进一步：我们采用了电输运理论来研究自旋，并发现这种方法可以捕捉到控制材料自旋退相干的两种主要机制——原子振动的自旋散射和自旋进动这种统一的处理方式使我们能够研究电子自旋在未来量子技术所必需的各种材料和设备中的行为。

“几乎令人吃惊的是，在某些情况下，我们可以以测量值的百分之几(低至十亿分之一秒)的精度预测自旋退相干时间，并获得超出实验范围的自旋运动的微观细节。具有讽刺意味的是，我们的研究工具——计算机和量子力学——现在可用于开发使用量子力学的新计算机。”

描述这项研究的论文，标题为“从第一原理预测声子诱导的自旋退相干：凝聚态物质中的巨大自旋重整化”，发表在11月2日的《物理评论快报》上。

它的配套论文详细描述了该理论，题为“声子诱导的自旋弛豫和退相干的多体理论”，作为编辑建议出现在物理评论B的第17期。