Международная группа учёных под руководством Лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) совершила прорыв в изучении квантовых явлений, что может оказать значительное влияние на развитие квантовых вычислений и энергоэффективной электроники. Учёные впервые получили атомарно-разрешающие изображения и продемонстрировали электрический контроль над хиральным интерфейсным состоянием, которое обеспечивает создание каналов проводимости без сопротивления, позволяя электронам двигаться только в одном направлении.
Это открытие может кардинально изменить подход к разработке энергоэффективной электроники, поскольку такие каналы исключают обратное рассеивание электронов, предотвращая тем самым электрическое сопротивление, которое приводит к потерям энергии. Работа, опубликованная в журнале Nature Physics , стала частью более широких исследований Berkeley Lab, направленных на продвижение квантовых вычислений и разработку квантовых материалов.
Используя сканирующий туннельный микроскоп на базе UC Berkeley, команда исследователей смогла визуализировать волновую функцию хирального интерфейсного состояния и продемонстрировала, как можно управлять этим состоянием, перемещая его по образцу с помощью изменения напряжения на электроде ворот. Более того, исследователи показали, что возможно “писать” хиральное интерфейсное состояние в образец, стирать его и даже перезаписывать, меняя направление потока электронов.
Эти открытия могут привести к созданию настраиваемых сетей электронных каналов, которые будут использоваться в энергоэффективной микроэлектронике, устройствах низкоэнергетической магнитной памяти и в квантовых вычислениях на основе экзотических свойств электронов в изоляторах квантового аномального эффекта Холла (QAH).
Как заявил первый автор исследования Цаньсюнь Чжан, ныне постдокторант в UC Santa Barbara, эта работа открывает новые возможности для изучения экзотической физики в связанных материалах, включая анионы – новый тип квазичастиц, которые могут стать ключом к квантовым вычислениям. “Наши результаты предоставили информацию, которая ранее была недоступна. Перед нами ещё долгий путь, но это хороший первый шаг,” – отметил Чжан.