SCI Tech Daily 報(bào)道：物理學(xué)家Viliam Vao 及其同事剛剛創(chuàng)建了一種新型超薄兩層材料，其具有通常需要稀土化合物的量子特性。這種材料相對(duì)容易制造，但不含任何稀土金屬，有望為量子計(jì)算提供新平臺(tái)，并推進(jìn)非常規(guī)超導(dǎo)性和量子臨界性的研究。

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研究圖-1：人造重費(fèi)米子異質(zhì)結(jié)構(gòu)

研究人員從看似普通的材料開始，指出了一種全新的物質(zhì)量子態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)源于他創(chuàng)造一種量子自旋液體的努力，這種液體可用于研究規(guī)范理論等新興量子現(xiàn)象。

具體來說，它涉及使用雙層工藝制造單個(gè)原子厚的二硫化鉭層。當(dāng)研究人員仔細(xì)檢查“島嶼”的結(jié)構(gòu)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)雙層之間的相互作用產(chǎn)生了所謂的“近藤效應(yīng)”，這是一種導(dǎo)致物質(zhì)宏觀糾纏態(tài)的費(fèi)米子系統(tǒng)。

研究圖- 2：垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的近藤效應(yīng)（共振）

Viliam Vao在接受采訪時(shí)表示，這種新型超薄雙層材料的量子特性將有助于改進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，并推動(dòng)超導(dǎo)和量子臨界性的研究。

所謂的近藤效應(yīng)是一種特殊制備的磁性雜質(zhì)與電子之間的相互作用，導(dǎo)致材料的電阻隨溫度而變化。這種性能使它們看起來具有更大的質(zhì)量。

物理學(xué)家將這些化合物稱為重費(fèi)米子材料，相關(guān)現(xiàn)象是含有稀土元素的材料的標(biāo)志。

研究圖- 3：垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的重費(fèi)米子雜化能隙

重費(fèi)米子材料在尖端物理學(xué)的許多領(lǐng)域（包括量子材料的研究）都受到重視。 Peter Liljeroth教授指出，學(xué)術(shù)界一直想深入研究復(fù)雜的量子材料，但往往受到天然化合物特性的阻礙。

為此，他們提出了制造人工工程材料的計(jì)劃，這些材料可以輕松地在外部進(jìn)行調(diào)整和控制，以擴(kuò)大在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中可以看到的奇異現(xiàn)象的范圍。

以可充當(dāng)拓?fù)涑瑢?dǎo)體的重費(fèi)米子材料為例，它們可能有助于創(chuàng)建對(duì)環(huán)境噪聲和擾動(dòng)更加魯棒的量子位，從而降低量子計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤率。

Liljeroth 小組的博士生、該研究的第一作者Viliam Vao 解釋道：可以在現(xiàn)實(shí)生活中創(chuàng)建的重費(fèi)米子材料系統(tǒng)可以輕松集成到電子設(shè)備中并進(jìn)行外部調(diào)整。

值得一提的是，雖然該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的兩層超薄材料是以硫化鉭為基礎(chǔ)的，但兩層的性能卻有所不同。 —— 一層的行為更像金屬，而另一層發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化。使電子位于規(guī)則的晶格中。

一種新的人造材料模仿量子糾纏稀土化合物（via）

兩者的結(jié)合最終產(chǎn)生了重費(fèi)米子的物理現(xiàn)象，這是任何單層材料都無法實(shí)現(xiàn)的。

展望未來，Liljeroth 的團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步探索每個(gè)薄片如何對(duì)另一個(gè)薄片的旋轉(zhuǎn)做出反應(yīng)，并嘗試修改層之間的耦合以調(diào)整材料以產(chǎn)生量子臨界行為。