Kvant maddəsi üçün yeni bir klapan: Kiral fermionların yalnız həndəsə ilə idarə olunması

Liane Schröder, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

Kiral fermionik klapan. Kredit: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09864-5

Halle (Saale) şəhərindəki Maks Plank Mikrostruktur Fizikası İnstitutundakı Stuart Parkin qrupu ilə Drezdendəki Maks Plank Bərk Cisimlərin Kimyəvi Fizikası İnstitutundakı Klaudiya Felser qrupu arasında əməkdaşlıq bərk cisimlərdə kvant hissəciklərini idarə etməyin prinsipial olaraq yeni bir yolunu ortaya qoydu. Tədqiqatçılar “Nature” jurnalında yazdıqları məqalədə əks kirallığa malik kvant hissəciklərini yalnız kvant həndəsəsindən istifadə edərək, maqnit sahələri və ya maqnit materialları olmadan fəza olaraq ayıran bir cihaz olan kiral fermionik klapanın eksperimental nümayişini bildirirlər .

https://a6858385c90a9185336858f91ac1f09c.safeframe.googlesyndication.com/safeframe/1-0-45/html/container.html

İş, kəşfi mümkün edən mezoskopik cihazları dizayn edən, istehsal edən və ölçən tədqiqatın ilk müəllifi və Halledəki Parkin qrupunda doktorantura tələbəsi Anveş Diksit tərəfindən irəli sürülmüşdür.

Anveş Diksit deyir: “Bu layihə yalnız müstəsna topoloji keyfiyyətə malik materialları birləşdirə və mezoskopik kvant həddində daşıma təcrübələri apara bildiyimiz üçün mümkün oldu. Xiral fermionların yalnız kvant həndəsəsinə görə ayrıldığını və müdaxilə etdiyini görmək həqiqətən həyəcanvericidir.”

Kvant həndəsəsi yeni idarəetmə prinsipi kimi

Kvant hissəcikləri olan kiral fermionlar topoloji kvant materialları üçün əsas yer tutur və ultra aşağı güclü elektronika, spintronika və kvant informasiyasında tətbiqlər vəd edir. İndiyə qədər kiral fermionların idarə olunması güclü maqnit sahələri və ya maqnit aşqarlanması tələb edirdi ki, bu da praktik cihaz konsepsiyalarını ciddi şəkildə məhdudlaşdırır.

Bu işdə tədqiqatçılar elektron dalğa funksiyalarının fundamental xüsusiyyəti olan kvant həndəsəsinin idarəetmə düyməsi kimi istifadə edilə biləcəyini göstərirlər. Drezdendəki Felser qrupu tərəfindən sintez edilən homoxiral topoloji yarımmetal PdGa-nın yüksək keyfiyyətli tək kristalları böyük və əks Çern ədədlərinə malik çoxqatlı fermionlara malikdir.

Elektrik cərəyanı tətbiq edildikdə, bu zolaqların qeyri-trivial kvant həndəsəsi kirallıqdan asılı anomal sürətlər yaradır. Dixit və həmkarları PdGa kristallarını üç qollu cihazlara mikrostrukturlaşdırmaqla əks kirallıqlı fermionların fərqli qollara doğru yönəldiyini, trivial yük daşıyıcılarının isə süzüldüyünü nümayiş etdirdilər.

Stuart Parkin izah edir: “Bu, yeni bir elektron funksionallıqdır. Tranzistorlar yükü, fırlanma klapanları isə fırlanmanı idarə etdiyi kimi, bu cihaz da fermionik kirallığı idarə edir – elektronikada indiyə qədər əlçatmaz olan bir sərbəstlik dərəcəsi.”

https://a6858385c90a9185336858f91ac1f09c.safeframe.googlesyndication.com/safeframe/1-0-45/html/container.html

Cərəyanla induksiya olunmuş maqnitləşmə və kvant müdaxiləsi

Ayrılmış kiral cərəyanların elektrik cərəyanının özü tərəfindən dinamik olaraq yaradılan əks işarəli orbital maqnitləşmələr daşıdığı göstərilmişdir. Ən əsası, bu cərəyanlar 15 mikrometrdən çox mezoskopik məsafələrdə fazalı koherent olaraq qalır.

Komanda, PdGa-dan birbaşa oyulmuş Mach-Zehnder interferometrindən istifadə edərək, sıfır xarici maqnit sahəsində belə kiral cərəyanların kvant müdaxiləsini müşahidə etdi və bu da real cihaz həndəsəsində topoloji kvazipartiküllərin koherent kvant daşınmasını nümayiş etdirdi.

Klaudiya Felser deyir: “Bu, kvant materiallarının tamamilə yeni cihaz prinsiplərinə necə sahib ola biləcəyini gözəl şəkildə göstərir. Burada kvant həndəsəsi funksional element kimi maqnetizmi əvəz edir.”

Kiral kvant elektronikasına doğru

Nümayiş etdirilən kiral fermionik klapan üç əsas xüsusiyyət müəyyən edir:

Kiral fermionların Çern ədədi ilə polyarlaşdırılmış vəziyyətlərə fəza ayrılması
Cərəyanla induksiya olunmuş orbital maqnitləşmənin, o cümlədən onun polyarlığının elektrik nəzarəti
Kiral kvazipartiküllərin kvant müdaxiləsi üçün tənzimlənən platforma

Təsir maqnit sahələrindən, maqnit sırasından və ya elektrostatik qapılardan asılı olmadığı üçün geniş şəkildə homoxiral və çoxqatlı topoloji materiallar ailəsinə tətbiq olunur.

Nəticələr, məlumatların kvant vəziyyətlərinin əl ilə kodlanması və işlənməsi ilə kodlandığı kiral kvant elektronikasına doğru bir yol açır.

Daha çox məlumat: Anvesh Dixit və digərləri, Kvant həndəsəsi ilə idarə olunan kiral fermionik klapan, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09864-5

Jurnal məlumatı: Təbiət

Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe tərəfindən təmin edilmişdir

Daha ətraflı araşdırın

Çern izolyatorlarında qarşılıqlı olmayan Kulon müqavimətinin ilk müşahidəsi bildirildi

Redaktorlara rəy

5 saat əvvəl Tədqiqatlar göstərir ki, El Niño və La Niño qlobal quraqlıq və daşqınları sinxronlaşdırır7 saat əvvəl Korporativ karbon hesabatlarının əksəriyyətində hansı səhvlər olur və onları necə düzəltmək olar7 saat əvvəl Atmosfer fizikləri Arktika qar örtüyü müşahidələrində geniş istinad edilən səhv tapıblar7 saat əvvəl Meyvə milçəklərinin embrional mərhələsi iqlimə uyğunlaşmanın erkən başladığını göstərir7 saat əvvəl Robot nanozond canlı hüceyrədən tək bir mitoxondrionu dəqiq şəkildə çıxarmağa imkan verir7 saat əvvəl Dizayner fermenti mayanın xüsusi yağ turşuları istehsal etməsinə imkan verir və bununla da palma yağına olan ehtiyacı azaldır7 saat əvvəl Göbələk mexanizmi toz küfünün buğda immun müdafiəsini necə məğlub etdiyini göstərir7 saat əvvəl E. coli maye axınından və kanal formasından istifadə edərək axına qarşı necə üzür və infeksiyalara səbəb olur8 saat əvvəl Açıq mənbəli model təbii qazdan istixana qazı tullantılarını daha dəqiq ölçür8 saat əvvəl

BE	ÇA	Ç	CA	C	Ş	B
			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30	31

Bir dəqiqə yağış, digər...