Дробный квантовый эффект Холла в графене: как электроны теряют свою целостность

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Все мы знаем, что электроны — это элементарные частицы, которые несут электрический заряд. Они составляют часть атомов, из которых состоят все вещества в природе. Но что, если я вам скажу, что электроны могут разделяться на более мелкие частицы, которые имеют дробный заряд? А такие дробные заряды могут быть использованы для создания квантовых компьютеров, которые будут работать быстрее и точнее, чем обычные компьютеры.

Дробный квантовый эффект Холла, как правило, наблюдается при очень сильных магнитных полях, но физики из Массачусетского технологического института теперь наблюдали его в простом графене. В пятислойной муаровой сверхрешетке из графена/гексагонального нитрида бора (hBN) электроны (синий шар) сильно взаимодействуют друг с другом и ведут себя так, как будто они разбиты на дробные заряды
Автор: Sampson Wilcox, RLE Источник: phys.org

Ученые уже давно изучают такое явление, как дробный квантовый эффект Холла, который проявляется в очень экзотических состояниях вещества, когда электроны взаимодействуют друг с другом так сильно, что начинают вести себя как дроби своего целого. Это явление было впервые обнаружено в 1982 году в полупроводниках, помещенных в сильные магнитные поля, и стало одним из самых удивительных и загадочных открытий в физике.

Дробный квантовый эффект Холла имеет огромное значение для квантовой информатики, так как он позволяет создавать кубиты — основные единицы квантового компьютера — из дробных зарядов, которые обладают топологической защитой. Это означает, что они устойчивы к внешним помехам и ошибкам, которые могут исказить информацию, хранящуюся в кубитах. Такие кубиты могут быть использованы для выполнения сложных вычислений, которые недоступны для классических компьютеров.

Однако, для наблюдения дробного квантового эффекта Холла требуются очень сложные и дорогие экспериментальные установки, которые могут создавать и поддерживать высокие магнитные поля и сверхнизкие температуры. Поэтому ученые искали способы реализовать этот эффект в более простых и доступных материалах, которые не требуют магнитных полей.

И вот, в 2023 году, две независимые группы исследователей добились этой цели, используя разные материалы. Одна группа из Вашингтонского университета использовала скрученный полупроводник под названием дителлурид молибдена, который имеет врожденное магнитное поле, благодаря своей особой атомной структуре. Другая группа из Массачусетского технологического института использовала пентаслойный графен — структуру из пяти слоев атомного углерода, которые сложены как ступеньки на лестнице.

Группа из Массачусетского технологического института обнаружила, что пентаслойный графен, выровненный с гексагональным нитридом бора, образует муаровую сверхрешетку — сложную атомную структуру, которая замедляет электроны таким образом, что имитирует магнитное поле. Благодаря этому, электроны в графене начинают дробиться и проявлять дробный квантовый аномальный эффект Холла без магнитного поля.

Это открытие было совершенно неожиданным, так как графен не считался материалом, который может проявлять такой эффект. Однако, это открытие имеет большой потенциал для создания квантовых компьютеров на основе графена, которые будут иметь два разных эффекта — дробный квантовый эффект Холла и сверхпроводимость — в одном и том же материале. Это может упростить и улучшить процесс квантовых вычислений, избегая нежелательных эффектов при соединении графена с другими материалами.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

FiiO SnowSky Echo — продолжение хита — обзор портативного плеера/ЦАПа с 3.5 и 4.4 разъемами и Bluetooth

Спустя год компания FiiO в лице своего суббренда SnowSky выпустила продолжение хитового компактного плеера Echo Mini, но теперь уже без каких-либо приставок, а просто как Echo. Новинка получила...

Обзор аккумуляторного секатора PROCRAFT ES25Li на бесщеточном двигателе. Режем ветки до 25 мм в диаметре

Любой дачник согласится, что секатор в саду или на даче, необходим. Без него ни яблоню не подрежешь, ни куст смородины не проредить. У меня на участке деревьев и кустарников довольно много, что...

Защищённые гаджеты нового поколения: Ulefone и RugOne представили инновации на «Связь-2026»

  • Статья
  • Ulefone
Москва, апрель 2026 года. На выставке «Связь-2026», которая проходит с 7 по 10 апреля в Центре имени Тимирязева, стенд компаний Ulefone и RugOne стал точкой притяжения для профессионалов и...

Обзор корпуса Jonsbo Jonsplus BO400CG – что дает модульная конструкция на практике

Корпус Jonsplus BO400CG попал ко мне не просто как очередная модель на обзор. Он рассматривается как замена текущего корпуса для уже собранной системы с Ryzen 9 9950X3D и мощной видеокартой....

Почему у орангутанов существуют два типа взрослых самцов, и один из них внешне долго остаётся похожим на самку

Если смотреть на орангутанов совсем издалека, картина кажется почти банальной. Ну да, самцы крупнее, заметнее, ведут себя громче. В мире приматов такое не редкость. Уже хочется мысленно закрыть...

Обзор внешнего бокса GEIL 10G-T1 10 Гбит/с: Прозрачный вариант с никаким охлаждением. Тест с Samsung 990 Pro

В эпоху постоянно растущих объемов данных потребность в быстрых и портативных накопителях становится все более актуальной. Внешние боксы для SSD формата M.2 2280 предлагают отличное решение для...