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二维超导体中的纳米星是什么意思?

发布时间:2019-06-26 01:34 来源:未知 编辑:admin

  来自法国和俄罗斯的物理学家发现了二维超导体层中的磁扰动,类似于小振荡恒星。这些星形激发是由放入超导材料层的单个磁性原子引起的。他们的意思是,现在Yu-Shibo-Rusinov链不仅在理论上存在。此外,据发现,在二维系统中,磁干扰在更远的距离上传播并且似乎更具可持续性 - 这使我们更接近期待已久的量子计算机。结果本周发表在Nature Physics上。

  据该研究的MIPT合着者之一称,观察到的效应看起来像超导宇宙中的磁性“纳米星”; 建立它们的星座可以用于量子电子学。

  来自法国和俄罗斯的物理学家发现,二维层状超导体中的磁性原子产生的电子干扰看起来像是振荡的“纳米星”。这些干扰的“星座”可用于量子电子学。该研究的结果发表在科学杂志“ 自然物理学”上。

  来自巴黎高等工业物理与化学学院(ESPCI ParisTech)的Dmitri Roditchev教授,GerboldMnard博士。来自Sorbonne大学巴黎纳米科学研究所的Christophe Brun,Tristan Cren博士,MIPT超导系统拓扑量子现象实验室的Vasily Stolyarov博士及其来自巴黎 - 萨克莱大学的同事研究了Yu-Shiba的出现-Rusinov(YSR)状态束缚在嵌入二维超导体中的单个磁性原子周围。YSR状态在理论上是在20世纪60年代预测的,但到目前为止,实验上已经很少有证据证明它们。在目前的工作中,发现在二维系统中,与普通的三维超导体相比,磁激励在更大的距离上延伸,

  在测试中使用层状超导材料 - 二硒化铌的晶格。利用Roditchev建造的超低温扫描隧道显微镜,研究人员首次能够观察到YSR围绕铁的单个磁性原子。“我们已经证明,使用二维超导体代替三维超导体导致YSR状态的空间扩展增加了几十纳米,即比”普通“三维超导体的十倍。激发区的形状像六折电子“星”,其光线沿着二铌晶体的晶格轴延伸。观察到的“恒星”更稳定,更适合于创建新的拓扑保护状态。

  文章中描述的实验在巴黎进行。MIPT超导系统拓扑量子现象实验室正在开展工作,以创造获得如此高质量结果所必需的实验条件。该实验室成立于2014年,使用授予特温特大学(荷兰)教授Alexander Golubov的大额赠款。该实验室的主要目的是研究新超导体和拓扑保护材料的量子特性,以及基于这些材料的混合人工系统。

  该实验室正在与Roditchev和Cren的团队密切合作,预计两个实验室的设施将相互补充。

  Yu-Shiba-Rusinov国家在20世纪60年代后期被中国,苏联和日本的三位物理学家相互独立地预言。他们认为引入超导体的磁原子必须在它们自身周围产生特殊的激发态 - 以它们的发现者命名的电子空穴驻波。计算表明拓扑传导性区域可能围绕这些状态形成,其中电流仅能够在一个方向上流动。然而,直到最近,还无法通过实验证实这一预测。

  在过去的20年里,科学家们一直在尝试创造出能够超越传统半导体计算机的量子系统,其发展潜力现已几乎耗尽。目前正在研究许多潜在的“候选”系统,这些系统将用作构建量子计算机组件的基础。阻止这些计算机发展的主要问题是纳米世界对破坏量子态的外部影响的高度敏感性。一个有希望的选择是使用对去相干有抵抗力的拓扑保护电子态。非阿贝尔的任何人都可能是完美的; 它们不是负离子,而是磁场中二维量子系统中的特殊激发。

  该理论预测,在局部磁场的影响下,这种非阿贝尔任意子可能出现在超导体中的二维“液体”电子中。因此电子液变为简并,即电子在相同的能级下可以具有不同的状态。几个任意的叠加不会在不移动的情况下受到影响,因此它们可以完全免受干扰。

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