“接近磁力”可以是量子计算机的构建块

时间：2021-06-22 19:52:03 来源：

该图显示了分层的分层结构，用于其磁性。黄色球形代表碲原子;浅蓝色球形代表锑铋;黑球代表硫磺。带箭头的黑色球体代表掺杂剂的原子，绿色球体，箭头显示铕的原子。不同的彩色箭头显示各种方式可以受到材料之间的界面的各种方式：通过Heisenberg相互作用（橙色）在平面（绿色）之间，通过超交换相互作用，或拓扑绝缘体的旋转偏振状态之间表面（蓝色）。

研究人员揭示了一种不寻常的磁性行为，可用于探测各种异国情调的物理现象，最终最终可用于生产未来量子计算机的关键组件。

由两种材料仅由两种材料的接近驱动的异国情调的磁性行为已经通过MIT和其他地方的一支诸如不同于旋转偏振中子反射测缝的技术进行分析。

新颖的现象发生在铁磁性和一种称为拓扑绝缘体的材料之间的边界处，该材料阻挡了电力流过其所有散装而流过的，而且其表面是相比之下的非常好的电导体。在新工作中，将一层拓扑绝缘材料粘合到铁磁层上。在这两种材料相遇的情况下，效果称为邻近驱动的磁场，在界面处产生局部化和可控的磁图案。

该研究在本周出现在本周的物理评论信中，由麻省理工学院博士生Mingda Li，Postdoc Cui-Zu Chang，核科学与工程教授ju Li，高级科学家Jagadehyesh Moodera和其他七位。

在拓扑绝缘体中，这种“接近磁性”效果可以产生能量隙，晶体管的必要特征，使得可以将设备关闭并作为用于闪光灯的潜在建筑块，所以Mingda Li表示纸。“然而，近似效应通常很弱，”如果没有这个团队使用磁拓扑绝缘体“来增强它并锁定界面附近的新磁秩序，就会说，”近似效果通常很弱。“

“这可能是Quantum Computers的构建块，”穆格拉说。“它还开辟了物理学家研究的一些基本的新现象”。

“界面的相互作用使得这种异国情调的现象可能，”Chang增加。

本研究的新发现之一是由两种材料的接近引起的磁性不仅在表面，而且实际上延伸到拓扑绝缘体材料的内部。“我们能够展示岩石内在绝缘体内存存在的磁性，”穆格拉说。

新发现的可能应用包括基于颗粒的旋转而不是其电荷创建闪铜器，晶体管。如果基于拓扑绝缘体，这些预计将具有低的能量耗散，并且是一个非常活跃的研究领域。

因为界面产生了几乎没有耗散的渠道，所以它可以充当“完美的量子线”，犹丽说。“它不能比量子电导通道更好。因此，具有对磁性结构的这种精确控制可能导致新的量子闪铜。“

他补充说，除了近期实际应用中，“从物理观点来看，调查结果也开辟了巨大的生产工作领域。”这包括研究预测的物理现象，例如Majorana Fermions，1937年预测的颗粒但尚未观察到，与所有已知的亚非原子颗粒不同，它用作自己的抗粒子。这些理论化粒子“尚未探索。他说，它打开了另一个途径探索这些东西。“

“这项工作的意义是三倍，”清华大学的齐坤薛说，中国清华大学的物理学教授，他们没有参与这项工作。他说，这三个领域是“展示接近磁，这种磁性结构的增强以…及这种界面磁性结构的可调性。”他补充说，该发现是朝向磁拓扑绝缘体的装置应用的重要一步。“特别是”，他解释说：“独立实验工具的一致结果”使结果“稳健”。

该工作包括国家标准与技术研究所，布鲁克海汶国家实验室，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的支持。

出版物：Mingda Li等，“在铁磁 - 绝缘体 - 磁性拓扑 - 绝缘体接口中的”接近驱动增强磁场“，”物理“。rev. lett。，2105,115,087201; DOI：10.1103 / physrevlett.115.087201

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