拓?fù)浣^緣體中首次產(chǎn)生激子

訊石光通訊網(wǎng) 2023/1/12 10:17:27

  ICC訊 德國(guó)維爾茨堡—德累斯頓卓越集群ct-qmat合作團(tuán)隊(duì)在量子研究方面取得突破,他們首次在拓?fù)浣^緣體中探測(cè)到激子(電中性準(zhǔn)粒子)。這一發(fā)現(xiàn)歸功于拓?fù)浣^緣子發(fā)源地維爾茨堡的智能材料設(shè)計(jì),為新一代光驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)芯片和量子技術(shù)鋪平了道路。研究發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上。

  拓?fù)浣^緣體能實(shí)現(xiàn)電流的無損傳導(dǎo)和強(qiáng)大的信息存儲(chǔ),有望成為未來量子技術(shù)新材料的候選。以前使用拓?fù)浣^緣子的概念是基于施加電壓來控制電流,這是從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片采用的一種方法。然而,如果某種奇異材料是基于電中性粒子(既不帶正電荷也不帶負(fù)電荷),那么電壓就不再起作用。因此,如果要產(chǎn)生這種量子現(xiàn)象,就需要其他工具,例如光。

  研究人員之前使用的材料是鉍烯,鉍烯的重原子使其成為拓?fù)浣^緣體,可沿邊緣無損導(dǎo)電?,F(xiàn)在,研究團(tuán)隊(duì)首次在拓?fù)浣^緣體中產(chǎn)生了激子。

  量子物理學(xué)家拉爾夫·克萊森教授說:“我們第一次在拓?fù)浣^緣體中產(chǎn)生并實(shí)驗(yàn)檢測(cè)被稱為激子的準(zhǔn)粒子。因此,我們創(chuàng)造了一種新的固態(tài)物理工具包,可用光學(xué)控制電子。這一原理可能成為一種新型電子元件的基礎(chǔ)?!?

  激子是一種只有在某些類型的量子物質(zhì)中才能產(chǎn)生的激發(fā)電子態(tài)?!拔覀兺ㄟ^在只有一層原子的薄膜上施加短光脈沖來產(chǎn)生激子?!笨巳R森解釋說,其不同尋常之處在于,激子在拓?fù)浣^緣體中被激活。這為拓?fù)浣^緣體開辟了一條全新的研究路線。

  近10年來,人們一直在研究其他二維半導(dǎo)體中的激子,并將其作為光驅(qū)動(dòng)元件的信息載體。克萊森說:“光和激子之間的相互作用意味著我們可以在這類材料中看到新的現(xiàn)象。例如,這一原理可用來產(chǎn)生量子比特。”

  量子比特是量子芯片的計(jì)算單位。使用光而不是電壓可使量子芯片的處理速度快得多。因此,最新發(fā)現(xiàn)為開發(fā)未來的量子技術(shù)和微電子領(lǐng)域的新一代光驅(qū)動(dòng)打造設(shè)備鋪平了道路。

  總編輯圈點(diǎn)

  單層鉍烯經(jīng)過復(fù)雜材料設(shè)計(jì),能成為拓?fù)浣^緣體,可在室溫下無損導(dǎo)電,這是現(xiàn)階段石墨烯都無法做到的?,F(xiàn)在,科學(xué)家在拓?fù)浣^緣體中產(chǎn)生了激子,將人們的注意力也轉(zhuǎn)向了準(zhǔn)粒子本身。那么,鉍烯的拓?fù)湫再|(zhì)能否轉(zhuǎn)移到激子上?如果能科學(xué)地證明這一點(diǎn),將是下一個(gè)里程碑式突破,甚至可以為我們構(gòu)建出拓?fù)淞孔颖忍亍?

新聞來源:科技日?qǐng)?bào)

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