Международная группа исследователей из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли совершила получила первые в мире атомно-разрешенные изображения экзотических квантовых явлений - хиральных интерфейсных состояний. Это достижение может стать ключом к развитию квантовых вычислений и энергоэффективной электроники будущего.
Хиральные интерфейсные состояния представляют собой своего рода уникальные проводящие каналы, позволяющие электронам двигаться только в одном направлении без рассеяния в обратном направлении, что устраняет нежелательное электрическое сопротивление и, как следствие, потери энергии. До сих пор исследователям не удавалось визуализировать пространственные характеристики этих состояний из-за чрезвычайной сложности задачи.
Однако команде ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли удалось не только получить первые атомно-разрешенные изображения хирального интерфейсного состояния, но и продемонстрировать возможность его создания "по требованию" в 2D-изоляторе.
Для подготовки хиральных интерфейсных состояний исследователи использовали специальное устройство - скрученный бислой графена, представляющий собой два слоя графена толщиной в один атом, повернутые друг относительно друга под точным углом. Это создает сверхрешетку муаровой структуры, проявляющую квантовый аномальный эффект Холла (QAH).
С помощью сканирующего туннельного микроскопа ученые смогли визуализировать волновую функцию хирального интерфейсного состояния и показать, что его можно перемещать по образцу, модулируя напряжение на электроде затвора. Более того, импульс напряжения от зонда микроскопа позволял "записывать" хиральное состояние, стирать его и даже переписывать новое с противоположным направлением движения электронов.
Эти результаты открывают путь к созданию настраиваемых сетей электронных каналов, перспективных для энергоэффективной микроэлектроники, маломощных устройств магнитной памяти и квантовых вычислений на основе экзотического поведения электронов в QAH-изоляторах. В будущем исследователи планируют изучить с помощью своей методики еще более экзотические явления, такие как энионы - новый тип квазичастиц, потенциально пригодных для квантовых вычислений.
Источник:
DOI: 10.1038/s41567-024-02444-w
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!