Подвинься Годзилла против Кинг-Конга-это перекрестное событие, которого вы ждали. Ну, по крайней мере, если вы физик конденсированного вещества. Исследователи из Гарвардского университета продемонстрировали первый материал, который может иметь как сильно коррелированных взаимодействий электронов и топологические свойства. Не совсем уверен, что это значит? Не волнуйтесь, мы будем идти вы через него. Все, что вам нужно знать прямо сейчас, что это открытие не только открывает путь для более стабильной квантовых вычислений, но и совершенно новую платформу, чтобы исследовать дикий мир экзотической физики.
Исследование было опубликовано в физике природы.
Давайте начнем с основ. Топологические изоляторы-это материалы, которые могут проводить электричество на своей поверхности или краю, а не посередине. Странная вещь об этих материалов является то, что независимо от того, как вы их разрежете, поверхность всегда будет вести и Ближний всегда изолируют. Эти материалы открывают площадку для фундаментальной физики, но также перспективным для ряда применений в специальных видах электроники и квантовых вычислений.
Поскольку открытие топологических изоляторов, исследователи по всему миру работают, чтобы идентифицировать материалы с эти мощные свойства.
«Недавний бум в физике конденсированных сред пришло от обнаружения материалов охраняемых топологически свойства», — сказал Пири Харрис, аспирант кафедры физики и первый автор бумаги.
Одним из потенциальных материал, гексаборид Самария, была в центре ожесточенной дискуссии среди конденсированных сред, физики на протяжении более чем десятилетия. Главный вопрос: это оно или не оно является топологическим изолятором?
«За последние десять лет, кучу бумаг вышли сказать» да «и кучу бумаг вышли сказать нет», — сказал Пири. «Суть вопроса заключается в том, что большинство топологических материалов не сильно взаимодействующих электронов, т. е. электроны движутся слишком быстро, чтобы чувствовать друг друга. Но гексаборида Самария делает, это означает, что электроны внутри этого материала замедлить достаточно сильно взаимодействуют. В этой области, теория получает достаточно спекулятивный характер и было неясно, действительно ли это возможно для материалов с сильно взаимодействующие свойства также топологические. Как экспериментаторы, мы в основном работаем вслепую с материалами такой».
Для того, чтобы положить конец спорам и выяснить, раз и навсегда, действительно ли это возможно, чтобы иметь оба сильно взаимодействующие и топологические свойства, исследователи сначала необходимо найти упорядоченный участок гексаборида Самария поверхность, на которой можно провести эксперимент.
Это была нелегкая задача, учитывая, что большая часть поверхности материала, скалистый, неопрятное месиво. Исследователи использовали ультра-высокой точности измерений, разработанных в лаборатории Дженни Хоффман, профессор Клоус наук и старший автор бумаги, чтобы найти подходящий, атомно-масштабных патч из гексаборида Самария.
Далее команды отправляются, чтобы определить, если материал был топологически изоляционные посылая волны электронов через материал и рассеяния их атомных дефектов — как бросить гальку в пруд. Наблюдая волны, ученые смогли выяснить динамику электронов в отношении их энергии.
«Мы нашли, что импульс электронов прямо пропорциональна их энергии, которая является уликой топологического изолятора», — сказал Пири. «Это очень интересно, чтобы быть, наконец, переезд на этом перекрестке взаимодействующих физико-топологической физики. Мы не знаем, что мы найдем здесь».
Как он относится к квантовой вычислительной, сильно взаимодействующих топологических материалов может быть способен защитить кубитов забыть свое квантовое состояние, этот процесс называется декогеренция.
«Если мы могли бы кодировать квантовую информацию в топологически защищенные состояния, он менее восприимчив к внешним помехам, которые могут случайно переключить кубит», — сказал Хоффман. «Microsoft уже есть большая команда проводит топологические квантовые вычисления в композиционных материалов и наноструктур. Наша работа демонстрирует первые в единый топологический материал, который обуздывает сильных взаимодействий электронов, что в конечном итоге может быть использован для топологических квантовых вычислений».
«Следующим шагом будет использование комбинации топологически защищенных квантовых состояний и сильных взаимодействий для инженер Роман квантовых состояний материи, таких как топологические сверхпроводники», — сказал Дирк МОСРР, профессор физики в Университете Иллинойса в Чикаго и ведущий теоретик на бумаге. «Их необычными свойствами может открыть беспрецедентные возможности для реализации топологических квантовых битов.»
Эти исследования выполнены в соавторстве с Ю. Лю, Anjan Soumyanarayanan, Пенчэн Чэнь, Ян он, М. М. Йи, Ф. П. С. розы, Ж. Д. Томпсон, Дэ-Чжон Ким, З. Фиск, Сянфэн Ван, Johnpierre Paglione, и М. Х. Гамидских.
Электронные измерения в Гарварде и гексаборида Самария роста кристаллов в Калифорнийском университете проводились при поддержке Национального научного фонда. Роста кристалла в Университете Мэриленда поддержали Гордон фонд и Бетти Мур. Магнитные измерения в Национальной лаборатории Лос-Аламос и теоретическую работу в Университете штата Иллинойс были поддержаны Министерством энергетики.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!