Новый 2D-материал проводит электричество почти со скоростью света

wpid-компьютер.jpg

Физики Калифорнийского университета Ирвина (КУИ) и их коллеги из нескольких других учреждений разработали новые двумерные квантовые материалы с уникальными электрическими и магнитными свойствами.

В 3 отдельных исследованиях, описанных в этом месяце в Nature, Science Advances и Nature Materials, авторы изучили физику двумерных состояний новых материалов, постановив, что они могут вывести компьютеры на новый уровень скорости и мощности.

Проекты объединяло использование низких температур и нестандартных несущих сигнала. Вместо электронов в этой роли выступали дираковские или майорановские фермионы – частицы без массы, движущиеся почти со скоростью света.

«Наконец-то мы можем брать из физики экзотические, высококлассные теории и делать что-то полезное, — сказал адъюнкт-профессор КУИ Цзин Ся, ответственный автор в 2 из 3 работах. – Мы изучаем возможность изготовления топологических квантовых компьютеров, пока существующих только в теории, в ближайшие 100 лет».

Одна из главных сложностей заключается в размерах образцов для анализа – всего 2 атома в толщину и несколько микрон в длину и ширину. Лаборатория Ся создала для этих целей оптоволоконный интерференционный микроскоп Саньяка, названный авторами самым чувствительным подобным устройством в мире. Аппарат позволяет наиболее точно проводить оптические изменения магнетизма материала.

Статья в Nature включает показатели, полученные с помощью микроскопа при наблюдении за микроскопической чешуйкой теллурида хрома с германием при -233°С. ТХГ имеет как электронные, так и магнитные свойства. Микроскоп также использовался для наблюдения за процессами в момент контакта висмута и никеля при -269°С (Science Advances). Ся отметил, что взаимодействие металлов ведет к экзотическому сверхпроводнику, нарушающему симметрию относительно обращения времени.

Специальные устройства, созданные в лаборатории Ся, использовались для получения относительного растяжения гексаборида самария. В статье Nature Materials авторы показали, что могут стабилизировать это состояние 2D-поверхности при -33°С. Результат приближает возможность изготовления квантовых компьютеров почти при комнатной температуре.