X
  • Ваш регион:
    Москва
  • Главные новости
  • Политика
  • Общество
  • Экономика
  • В мире
  • Спорт
  • Происшествия
  • Культура
  • Наука
  • Технологии
  • Авто
  • Крипто новости
  • Категории X
  • Главная
  • О нас
  • Реклама
  • Возможности
  • Проекты
  • Рейтинг Новостей
  • Контакты
  • Библиотека для слепых

    Курс валют на 25.06.2019

    Физики впервые создали топологический экситонный изолятор

    РИА Фактор Новости | 08.12.2017

    Физики впервые смогли остановить электрический ток в двумерном слоистом материале за счет «сцепления» электронов и дырок в соседних слоях, получив таким образом первый двумерный топологический экситонный изолятор. Такие устройства могут быть использованы для защиты состояний кубитов в квантовых компьютерах от декогеренции.


    В экситонных изоляторах подавление электрического тока происходит из-за спонтанного образования экситонов — связанных электрон-дырочных пар (подробнее об экситонах и других квазичастицах вы можете прочитать в нашем материале). Теоретически возможность существования таких материалов была предсказана еще в начале 60-х годов XX века. Состояние экситонного изолятора обычно реализуется в полуметаллах, в которых зона проводимости и валентная зона соприкасаются, или очень незначительно перекрываются (одним из примеров полуметаллов является, например, графен) из-за кулоновских взаимодействий между дыркой и электроном. Однако, несмотря на то, что экситонные изоляторы хорошо описаны теоретически, в двумерных материалах экспериментально такие фазы не изучались.

    Группа физиков из США и Китая под руководством Жуй-Жуй Ду (Rui-Rui Du) из Университета Райса впервые изучила появление состояния топологического экситонного изолятора в двумерных материалах. Для этого они исследовали двухслойную систему, состоящую из арсенида индия и антимонида галлия (InAs/GaSb), полученную с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии. В одном из этих слоев носителями заряда являются электроны, а в другом — дырки. Толщина каждого из слоев не превышает 12,5 нанометров, поэтому для носителей заряда эти слои служат квантовыми ямами, и их распространение ограничено двумя измерениями.

    Читайте также

    В Оксфорде физики предложили новое объяснение невидимости 95% Вселенной


    Оказалось, что в такой системе в зависимости от концентрации носителей заряда и температуры возможно образование четырех возможных состояний. При больших температурах и больших концентрациях электроны и дырки не связаны между собой, и одни свободно двигаются в своем слое, а другие — в своем, формируя фазу электронно-дырочной плазмы. В случае совсем низких концентраций электроны и дырки образуют устойчивые экситонные пары, формируя в зависимости от температуры либо фазу бозе-эйнштейновского конденсата, либо фазу экситонного газа, где экситоны могут свободно перемещаться по материалу. А при промежуточных концентрациях носителей заряда (в данном случае порядка 1010 — 1011 электронов или дырок на квадратный сантиметр) образуется как раз фаза экситонного изолятора — состояние, когда взаимодействие между электронами и дырками не дает им свободно перемещаться независимо друг от друга, но при этом и не образуется связанных экситонов.

    Формирование этой фазы происходит при понижении температуры ниже критического значения (примерно −263 градуса Цельсия) из-за образования сверхтекучей квантовой жидкости из экситонов, что не дает току проходить через такой материал. Связывание электронов и дырок при этом аналогично процессу, происходящему при охлаждении сверхпроводника и образованию куперовских пар, только в данном случае пары образуют не два электрона, а электрон и дырка. С помощью терагерцовой спектроскопии при различных значениях магнитного поля и температуры авторы работы количественно доказали формирование состояния экситонного изолятора. Более того, по характеру транспорта носителей заряда удалось показать, что такое состояние в этих материалах топологически защищено.

    По словам ученых, дополнительный контроль состояния экситонов можно обеспечить за счет введения в структуру дополнительного слоя (например, смешанного антимонида галлия и алюминия AlGaSb), расположенного между слоями с дырочной и электронной проводимостью.


    Авторы работы утверждают, что такое устройство может быть использовано в качестве элемента топологического квантового компьютера, в котором информация хранится и передается с помощью топологически связанных квантовых частиц. Эта топологическая защита позволит кубитам в квантовом компьютере не терять когерентность при внешних воздействиях.

    Состояния, аналогичные куперовским электронным парам в сверхпроводниках, могут образовывать не только экситоны, но и, например, фотоны при комбинационном рассеянии. Это происходит при одновременном смещении частоты двух фотонов в противоположном направлении, в результате чего между ними происходит «обмен» виртуальной квазичастицей, что и приводит к их связыванию.


    Оставить Комментарий

    Опубликовать комментарий

    Следущее в категории Наука


    Наука 11.12.2018

    674

    0

    Аппарат OSIRIS-REx нашел на астероиде Бенну сле...

    Речь идет о "гидросодержащих минералах", отметили в NASA.

    Наука 11.12.2018

    680

    0

    "Вояджер-2" официально вышел в межзвездную среду

    Зонд "Вояджер-2" стал вторым рукотворным объектом, которому удалось покинуть плазменный "пузырь" Солнечной системы и проникнуть в межзвез...

    Наука 11.12.2018

    712

    0

    РКК "Энергия" опубликовала видео подготовки к о...

    Ракетно-космическая корпорация "Энергия" продемонстрировала на видео, опубликованном на своей странице в YouTube, подготовку космонавта О...

    Наука 09.12.2018

    736

    0

    Астрономы обнаружили планету-воздушный шар в «к...

    Астрономам удалось обнаружить так называемую «кричащую» галактику, где сосредоточена планета, напоминающая воздушный шар. Открытие сделан...

    Наука 09.12.2018

    716

    0

    Источник рассказал, когда планируется запуск об...

    "Пуск ракеты космического назначения "Протон-М" с разгонным блоком ДМ-03 с научной лабораторией "Спектр-РГ" намечен на первую декаду апре...

    Наука 09.12.2018

    667

    0

    В Калифорнии отменили запуск ракеты с разведыва...

    Старт должен был быть осуществлен в 20.15 по местному времени (07.15 мск) с базы ВВС США Вандерберг в штате Калифорния.

    Наука 06.12.2018

    714

    0

    Российский биопринтер впервые в истории напечат...

    Ранее стало известно, что на МКС впервые в истории приступили к печати органов, космонавт Олег Кононенко начал эксперимент 4 декабря в 17...

    Наука 06.12.2018

    737

    0

    Ученые выяснили, как выглядели "морские чудища"...

    Ихтиозавры оказались почти неотличимыми по облику от современных китов и дельфинов – у них была мягкая кожа, толстая жировая прослойка и ...

    Наука 04.12.2018

    721

    0

    Станция OSIRIS-REx начала сближение с астероидо...

    Станция сначала пройдет над северным полюсом Бенну, затем над экватором и над южным полюсом, что даст возможность оценить массу астероида...

    Наука 04.12.2018

    782

    0

    Ученые из Гарварда запустят эксперимент по охла...

    В то время как большинство исследований, посвященных распылению химических веществ в атмосферу с целью охладить планету, основаны на комп...

    Наука 03.12.2018

    286

    0

    В дальнем космосе зафиксировали аномальный взры...

    Процессы, происходящие при образовании этой звезды, проходили примерно в три раза интенсивнее, чем обычно. Характер излучения также указа...

    Наука 03.12.2018

    268

    0

    LIGO и VIRGO "поймали" еще четыре всплеска грав...

    Российские и зарубежные астрономы, работающие с гравитационными обсерваториями LIGO и ViRGO, объявили об обнаружении еще четырех всплеско...


    Также по теме


    Наука 08.12.2017

    732

    0

    Физики из России научат лазеры "дирижировать" х...

    Ученые из МФТИ и Дании выяснили, как можно предсказывать поведение сложных молекул при "обстреле" лазером, что позволит управлять их пове...

    Наука 08.12.2017

    146

    0

    Физики из России научились предсказывать землет...

    Российские физики выяснили, что землетрясения можно предсказывать незадолго до их начала по "шепоту Земли" – слабым сейсмическим колебани...

    Наука 08.12.2017

    147

    0

    На борту МКС произошел сбой в работе одного из ...

    "Роскосмос" подтвердил, что на одном из компьютеров российского сегмента МКС произошел сбой.

    Наука 08.12.2017

    179

    0

    В Великобритании запустили компьютер, имитирующ...

    Первый запуск нейроморфного суперкомпьютера SpiNNaker состоялся в минувшую пятницу.

    Наука 08.12.2017

    198

    0

    Физики впервые создали математическую модель ма...

    Ученые утверждают, что они создали математическую модель машины, основываясь на общей теории относительности Эйнштейна, впрочем, возможно...

    Наука 08.12.2017

    250

    0

    Физики раскрыли загадку знаменитого Базельского...

    "Это сенсационное открытие. Теперь мы точно можем сказать, что это заметки врача времен конца Античности, в которых описывается феномен, ...

    Наука 08.12.2017

    262

    0

    Физики из России и Британии создают "звуковой" ...

    Российские и британские ученые выяснили, что кубиты, квантовые ячейки памяти, могут взаимодействовать с акустическими волнами, что позвол...

    Наука 08.12.2017

    418

    0

    Физики раскрыли тайну исчезновения "частиц" и "...

    Физики из России и Японии нашли объяснение одному из "парадоксальных" свойств графена, выяснив, как электрические аналоги частиц и антича...

    Наука 08.12.2017

    260

    0

    Российские физики уплотнили энергию ядерной бат...

    Физики оптимизировали толщину слоев ядерной батарейки, использующей для производства электрической энергии бета-распад изотопа никеля-63.

    Наука 08.12.2017

    262

    0

    Физики нашли способ увидеть туннель в пространс...

    Когда Раджибул Шаикх говорит "тень" в контексте кротовых нор, то подразумевает темную область, окружающую вход в пространственно-временно...

    Наука 08.12.2017

    271

    0

    В Google создали выявляющий раковые клетки комп...

    В Google создали уникальный компьютер, оборудование успешно выявляет онкологию, причём на ранней стадии проявления. Интерактивный микроск...

    Общество 08.12.2017

    233

    0

    Экс-директор "Гоголь-центра" пожаловался на пер...

    Меня перевели из СИЗО-1 в СИЗО-4: из камеры с четырьмя некурящими, обвиняемыми по экономическим преступлениям, в камеру, где на восьми ко...

    Общество 25.05.2019

    69

    0

    Kuro Hana — украшений и бижутерии премиум класса

    Kuro Hana — это бренд аксессуаров, украшений и бижутерии премиум класса, принадлежащий российской компании ООО "СЕО". Бренд Kuro Hana был основан в 2019 году. Вся история бренда буквально пропитана романтикой и любовью.

    Смотреть Больше

    Москва, Россия

    1 °C Вторник

    25.06.2019

    Слабый снег

    Среда 0 °C 0 °C

    Четверг -1 °C -1 °C

    Пятница -4 °C -4 °C

    <

    Декабрь 2016

    >

    Ваш Фактор

    Узнавайте о новостях первыми!

    Комментируйте нас

    Последние комментарии


    Антон

    17:11 10.12.2016

    Звезда таких культовых фильмов обустроил холостяцкую берлогу

    Если деньги есть конечно можно такую берлогу обустроить, даже целых две...



    Ира

    17:09 10.12.2016


    Ольга

    17:09 10.12.2016

    Двое бегунов в Китае умерли во время полумарафона

    У профессиональных спортсменов нет здоровья


    Игорь

    17:05 10.12.2016

    Сотрудники московского аэропорта «Внуково» решили заморозить пассажиров

    Да уж, экономят буквально на всем чем можно, детей жалко, мерзнут.


    Никита

    17:04 10.12.2016

    С 11 декабря в Москве автобус № 59 изменит маршрут

    Согласен с вами Анатолий, автобусы из-за погоды забиты людьми так что лишний не помешает))


    Дмитрий

    17:02 10.12.2016

    Звезда таких культовых фильмов обустроил холостяцкую берлогу

    Писать больше не о чем что ли, как он собирался все это сам делать или рассчитывал на спартанскую обстановку?


    Абай

    17:02 10.12.2016

    Бывший казахстанский банкир Мухтар Аблязов освобождён

    У нас в Казахстане его тоже ждут и встретят как самого лучшего человека.



    Стас

    16:58 10.12.2016

    Сотрудники московского аэропорта «Внуково» решили заморозить пассажиров

    Не удивительно, снега навалило столько, что можно только радоваться, что полеты вообще не отменили


    Макс

    16:58 10.12.2016

    Бывший казахстанский банкир Мухтар Аблязов освобождён

    Ага уже ждут полковник с губернатором.


    Елена

    16:56 10.12.2016

    Бывший казахстанский банкир Мухтар Аблязов освобождён

    Скоро в тюрьме будет свое государство миллиардеров.

    Смотреть Больше