研究人員經(jīng)過(guò)巧妙修飾的石墨烯解鎖無(wú)輻射量子技術(shù)

發(fā)布：cyqdesign 2021-07-11 11:49 閱讀：689

幾十年來(lái)，稀土化合物一直讓研究人員著迷，因?yàn)樗鼈冿@示出獨(dú)特的量子特性，迄今為止，這些特性仍然完全無(wú)法用于日�；衔�。這些材料最顯著和奇特的特性之一是奇特超導(dǎo)狀態(tài)的出現(xiàn)，尤其是構(gòu)建未來(lái)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)所需的超導(dǎo)狀態(tài)。雖然這些被稱(chēng)為重費(fèi)米子超導(dǎo)體的特定稀土化合物已經(jīng)為人所知數(shù)十年，但利用它們制造可用的量子技術(shù)仍然是一個(gè)非常開(kāi)放的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)檫@些材料含有嚴(yán)重的放射性化合物，如鈾和钚，使它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界的量子技術(shù)中的使用受到限制。

新的研究現(xiàn)在揭示了一種替代途徑，可以僅用石墨烯來(lái)設(shè)計(jì)這些稀土化合物的基本現(xiàn)象，而石墨烯沒(méi)有傳統(tǒng)稀土化合物的安全問(wèn)題。新論文中令人興奮的結(jié)果展示了如何通過(guò)組合三個(gè)扭曲的石墨烯層來(lái)產(chǎn)生稱(chēng)為“重費(fèi)米子”的量子態(tài)。重費(fèi)米子是一種粒子，在這種情況下是電子，表現(xiàn)得好像它的質(zhì)量比實(shí)際質(zhì)量大得多。這種行為的原因源于獨(dú)特的量子多體效應(yīng)，迄今為止，這種效應(yīng)主要僅在稀土化合物中觀察到。眾所周知，這種重費(fèi)米子行為是將這些材料用于拓?fù)淞孔佑?jì)算所需現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)力。這個(gè)新結(jié)果展示了一個(gè)新的，

在Aline Ramires（瑞士保羅謝勒研究所）和Jose Lado（阿爾托大學(xué)）撰寫(xiě)的論文中，研究人員展示了如何用廉價(jià)的非放射性材料制造重費(fèi)米子。為此，他們使用了石墨烯，這是一種單原子厚的碳層。盡管在化學(xué)上與普通鉛筆中使用的材料相同，但石墨烯的亞納米厚度意味著它具有出乎意料的獨(dú)特電氣特性。通過(guò)以特定模式將碳薄片層疊在一起，其中每個(gè)薄片相對(duì)于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)，研究人員可以產(chǎn)生量子特性效應(yīng)，導(dǎo)致石墨烯中的電子表現(xiàn)得像重費(fèi)米子。

直到現(xiàn)在，重費(fèi)米子超導(dǎo)體在拓?fù)淞孔佑?jì)算中的實(shí)際應(yīng)用還沒(méi)有得到太多追求，部分原因是它需要含有鈾和钚的化合物，由于其放射性性質(zhì)，遠(yuǎn)非理想的應(yīng)用，拉多教授說(shuō)，在這項(xiàng)工作中我們表明，人們可以通過(guò)石墨烯實(shí)現(xiàn)完全相同的物理。雖然在這項(xiàng)工作中我們只展示了重費(fèi)米子行為的出現(xiàn)，但解決拓?fù)涑瑢?dǎo)的出現(xiàn)是自然的下一步，這可能會(huì)產(chǎn)生開(kāi)創(chuàng)性的影響用于拓?fù)淞孔佑?jì)算。

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