“接近磁性”可能成为量子计算机的基石 2017-06-17 12:19:25

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该图显示了分析其磁性的层状结构

黄色球体代表碲原子;浅蓝色球体代表锑铋;黑色球体代表硫磺带箭头的黑色球体代表掺杂剂原子,带箭头的绿色球体显示铕原子不同颜色的箭头显示铕离子可受材料之间界面影响的各种方式:通过海森堡的平面内相互作用(橙色),平面之间(绿色)通过超交换相互作用,或拓扑绝缘体表面的自旋极化状态(蓝色)研究人员揭示了一种不寻常的磁性行为,可用于探测各种奇异的物理现象,以及最终可用于生产未来量子计算机的关键部件麻省理工学院和其他地方的一组研究人员使用一种称为自旋极化中子反射计的技术分析了由两种材料的接近驱动的异乎寻常的磁性行为

新的现象发生在铁磁体和称为拓扑绝缘体的一种材料之间的边界处,这种材料阻挡了电子这个城市从流过它的所有大部分,但其表面相反,是一个非常好的电导体在新的工作中,一层拓扑绝缘体材料粘合到铁磁层,两种材料相遇,产生一种称为接近的效应本周在麻省理工学院博士生Mingda Li,博士后崔子祖,核科学教授撰写的“物理评论快报”上发表的一篇论文中描述了驱动的磁性顺序,在界面上产生局部和可控的磁性模式

和工程师Ju Li,资深科学家Jagadeesh Moodera以及其他七人这种“接近磁力”效应可以在拓扑绝缘体中产生能隙,这是晶体管的必要特征,可以将器件作为潜在的建筑物关闭和打开该论文的主要作者李明达表示,自旋电子学的阻滞是“然而,邻近效应通常很弱,”他说,没有这个团队的使用“增强它并锁定界面附近的新磁性序列”这一“可能是量子计算机的一个组成部分,”Moodera说“它还为物理学家的研究开辟了一些基本的新现象”界面上的相互作用使这种奇特现象成为可能,“Chang补充说,这项研究的一个新发现是,两种材料接近引起的磁性不仅仅在表面,而且实际上延伸到拓扑绝缘体材料的内部”我们是能够证明磁性存在于拓扑绝缘体内部,“Moodera说新发现的可能应用包括自旋电子学的产生,基于粒子自旋的晶体管而不是它们的电荷如果基于拓扑结构,这些晶体管的能量消耗很低绝缘体,并且是一个非常活跃的研究领域因为接口产生的通道几乎没有耗散,它可以作为“完美的量子线”,Ju Li说:“它不能比量子电导通道更好

所以对磁结构进行精确控制可能会产生新颖的量子自旋电子学”他补充说,这一发现,除了近实际应用,“从物理学的角度来看,开辟了一个巨大的生产工作领域”这包括研究预测的物理现象,如Majorana费米子,1937年预测但尚未观察到的粒子,与所有已知的亚原子不同粒子,作为他们自己的反粒子这些理论化的粒子“还有待探索它开辟了另一条探索这些东西的途径,”他说“这项工作的意义是三重的,”清华大学物理学教授薛启坤说

没有参与这项工作的中国大学他说,这三个领域是“展示接近磁性,增强磁性......以及这种界面磁铁的可调性ic结构“他补充说,这一发现是迈向磁拓扑绝缘体器件应用的重要一步”特别是,“他解释说,”独立实验工具的一致结果“使结果”稳健“这项工作包括国家标准与技术研究所,布鲁克海文国家实验室,东北大学和波士顿学院的研究人员

它得到了国家科学基金会,海军研究办公室和能源部出版物的支持:Mingda Li,et al,“在铁磁绝缘体 - 磁拓扑 - 绝缘体界面处的接近驱动增强磁性顺序”,Phys Rev Lett,2105,115,087201; doi:101103 / PhysRevLett115087201资料来源:麻省理工学院新闻大卫L钱德勒