德國維爾 茨堡—德累斯頓卓越集群ct-qmat合作團隊在量子研究方面取得突破，他們首次在拓撲絕緣體中探測到激子（電中性準粒子）。這一發(fā)現歸功于拓撲絕緣子發(fā) 源地維爾茨堡的智能材料設計，為新一代光驅動(dòng)計算機芯片和量子技術(shù)鋪平了道路。研究發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上。
拓撲絕緣 體能實(shí)現電流的無(wú)損傳導和強大的信息存儲，有望成為未來(lái)量子技術(shù)新材料的候選。以前使用拓撲絕緣子的概念是基于施加電壓來(lái)控制電流，這是從傳統計算機芯片 采用的一種方法。然而，如果某種奇異材料是基于電中性粒子（既不帶正電荷也不帶負電荷），那么電壓就不再起作用。因此，如果要產(chǎn)生這種量子現象，就需要其 他工具，例如光。
研究人員之前使用的材料是鉍烯，鉍烯的重原子使其成為拓撲絕緣體，可沿邊緣無(wú)損導電?，F在，研究團隊首次在拓撲絕緣體中產(chǎn)生了激子。
量子物理學(xué)家拉爾夫·克萊森教授說(shuō)：“我們第一次在拓撲絕緣體中產(chǎn)生并實(shí)驗檢測被稱(chēng)為激子的準粒子。因此，我們創(chuàng )造了一種新的固態(tài)物理工具包，可用光學(xué)控制電子。這一原理可能成為一種新型電子元件的基礎?！?/p>
激子是一種只有在某些類(lèi)型的量子物質(zhì)中才能產(chǎn)生的激發(fā)電子態(tài)?！拔覀兺ㄟ^(guò)在只有一層原子的薄膜上施加短光脈沖來(lái)產(chǎn)生激子?！笨巳R森解釋說(shuō)，其不同尋常之處在于，激子在拓撲絕緣體中被激活。這為拓撲絕緣體開(kāi)辟了一條全新的研究路線(xiàn)。
近10年來(lái)，人們一直在研究其他二維半導體中的激子，并將其作為光驅動(dòng)元件的信息載體?？巳R森說(shuō)：“光和激子之間的相互作用意味著(zhù)我們可以在這類(lèi)材料中看到新的現象。例如，這一原理可用來(lái)產(chǎn)生量子比特?！?/p>
量子比特是量子芯片的計算單位。使用光而不是電壓可使量子芯片的處理速度快得多。因此，最新發(fā)現為開(kāi)發(fā)未來(lái)的量子技術(shù)和微電子領(lǐng)域的新一代光驅動(dòng)打造設備鋪平了道路。