光學和電子學通過量子現象聯繫在一起
由來自維爾茨堡的量子物理學家、ct.qmat 的聯合發言人 Ralph Claessen 教授領導的國際研究團隊現已取得一項重要發現。 “這是我們第一次能夠在拓撲絕緣體中生成並通過實驗檢測被稱為激子的準粒子。 因此，我們創建了一個新的工具包 固態物理學 可用於光學控制電子，”Claessen 說。 “這一原則可能成為新型電子元件的基礎。”
圖片來源：維爾茨堡大學
激子是電子準粒子。 儘管它們看起來像獨立的粒子，但它們實際上代表了一種只能在某些類型的量子物質中產生的激發電子態。 “我們通過向僅由一層原子組成的薄膜施加短光脈衝來產生激子，”Claessen 解釋說。 他說，這有什麼不尋常之處在於激子在拓撲絕緣體中被激活——這在以前是不可能的。 “這為拓撲絕緣體開闢了一條全新的研究路線，”Claessen 補充道。
大約十年來，激子一直在其他二維半導體中進行研究，並被視為光驅動組件的信息載體。 “這是我們第一次設法在拓撲絕緣體中光學激發激子。 光與激子之間的相互作用意味著我們可以期待在這種材料中出現新現象。 例如，該原理可用於生成量子比特，”Claessen 說。
量子比特是量子芯片的計算單元。 它們遠遠優於傳統的比特，可以在幾分鐘內解決傳統超級計算機實際上需要數年才能完成的任務。i 使用光而不是電壓可以使量子芯片的處理速度快得多。 因此，最新發現為未來鋪平了道路 量子技術 以及微電子學中的新一代光驅動器件。
來自維爾茨堡的全球專業知識
正確的起始材料至關重要——在本例中為鉍烯。 “它是神奇材料石墨烯的重兄弟，”Claessen 說，他五年前在實驗室首次定制了拓撲絕緣體。 “我們是該領域的全球領導者，”他補充道。
“由於我們精密的材料設計，單層鉍烯的原子排列成蜂窩狀，就像石墨烯一樣。 不同之處在於，鉍烯的重原子使其具有拓撲結構 絕緣子，這意味著即使在室溫下，它也可以沿邊緣無損耗地導電。 這是石墨烯做不到的。”
潛力巨大
現在研究團隊已經在 拓撲絕緣子 注意力第一次轉向準粒子本身。
ct.qmat 的科學家正在研究鉍烯的拓撲特性是否會轉移到激子上。 科學地證明這一點是研究人員關注的下一個里程碑。 它甚至可以為構建拓撲量子比特鋪平道路，與非拓撲量子比特相比，拓撲量子比特被認為特別穩健。
資源： 光驅動電子產品的新里程碑
