在很長一段時間內,基於“對稱性”和“序參量”的朗道相變理論被認為是凝聚態物質分類的“終極理論”,直到拓撲量子物態被實驗發現。
最著名的例子是大概就是量子霍爾效應的實驗發現了。
1980年克勞斯·馮·克利辛等人發現,在極低溫、強磁場下,Si-SiO2介面反型層中二維電子氣會展示出量子化的霍爾電阻平臺,並且會伴隨零縱向電阻的出現。
這種現象引出了超越朗道範式的拓撲量子相變理論,如今已經成為了凝聚態物理的研究焦點與前沿.
一點一點的,徐川從最初的凝聚態物理開始回憶思索,當量子霍爾效應進入他的腦海時,他的眼神也的跟著逐漸明亮了起來。
他似乎找到了自己之前的靈感來源於哪裡了。
思索著,他加快了一些推理的速度。
“.從整數量子霍爾效應從實驗發現至今,已發現相當多的拓撲量子材料和新奇的量子效應。“
“比如磁性拓撲材料中手性無耗散邊緣態可實現低能耗電子器件,以及拓撲超導體系中則存在馬約拉納零能模等等。“
“後者與拓撲量子計算密切相關,它們是拓撲量子物態兩個重要的發展方向,等等,拓撲量子物態.我找到了!“
辦公桌前,徐川激奮雙手攥拳用力的揮舞了一下。
他重新找回了自己的那絲靈感,找到了在那份資料中發現的東西!
【拓撲超導體系!】
一個區別於常規超導材料的領域,應用於拓撲量子計算方向的材料!
在拓撲超導體材料中,有一個非常重要的東西叫做‘馬約拉納零能模’。
它具有非阿貝爾任意子的特徵,可以用於實現拓撲量子計算。
即實現常規意義上的量子計算機計算!
2001年的時候,米國的理論物理學家基塔耶夫提出一個一維拓撲超導的模型,在其端點可以實現馬約拉納零能模。
而這個模型可以利用具有強自旋軌道耦合的半導體奈米線,可以在外加磁場下實現與s波超導耦合,進而出構造高質量的拓撲量子位元器件。
簡單的來說,這東西可以構成量子電晶體的基礎,而量子電晶體是量子晶片的核心。
當然,再怎麼樣核心的東西,都離不開最為基礎的材料。
傳統統晶片是以矽為原材料的半導體;
而量子晶片原材料則更為豐富,可以是超導體、半導體、絕緣體或者金屬都可以。但不管如何,它都離不開核心的量子位元效應。
如何讓量子位元不受干擾的完成自己的使命,是當前量子器件的核心難題。
而拓撲量子材料在這方面理論上來說有著優異的效能。
比如內稟拓撲超導體,其本身具有拓撲非平庸的帶隙結構。
而透過調控外磁場,可以實現有序的、密度和幾何形狀可調的渦旋結構,這為操縱和編織‘馬約拉納零模態’提供了一個理想的材料平臺。
而理論上來說,四個馬約拉納零能模就可編織成一個拓撲量子位元,這種準粒子的編織操作是實現容錯拓撲量子計算的重要途徑。
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