Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Исследователи из Южной Кореи выяснили причину необычных «биений», которые годами наблюдались в нанопроволоках топологических изоляторов. Оказалось, сигнал возникает из-за одновременной квантовой интерференции электронов в двух разных состояниях, что важно для разработки будущих квантовых устройств.

Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Ученые из KRISS и GIST объяснили происхождение необычного сигнала, обнаруженного в нанопроволоках топологического изолятора на основе селенида висмута. Такие материалы практически не проводят ток внутри, однако обладают особыми проводящими состояниями на поверхности.

При воздействии магнитного поля электронные волны в нанопроволоке интерферируют, создавая так называемые осцилляции Ахаронова — Бома. Однако в экспериментах ученые давно замечали дополнительные «биения», происхождение которых оставалось неясным.

Анализ показал, что в действительности интерференция одновременно происходит в двух электронных состояниях. Помимо топологического поверхностного состояния, в процессе участвует двумерный электронный газ, формирующийся непосредственно под поверхностью материала. Электроны движутся по немного различающимся траекториям, поэтому возникающие колебания имеют разные периоды и накладываются друг на друга.

Разделить два сигнала обычными методами частотного анализа оказалось сложно, поэтому исследователи применили машинное обучение. Оно позволило выявить отдельные компоненты даже при изменении характера сигнала под воздействием управляющего напряжения.

Открытие имеет практическое значение для разработки топологических квантовых устройств. Оно показывает, что обычные электронные состояния способны вмешиваться в работу топологических состояний, поэтому для получения нужных квантовых свойств необходимо точнее контролировать легирование материала и управляющее напряжение.

Читайте также

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Окаменелость возрастом 324 млн лет раскрыла, как насекомые вышли на сушу

Окаменелость возрастом 324 млн лет раскрыла, как насекомые вышли на сушу

Астрономы выяснили, что предполагаемые следы темной материи могут создавать сами галактики

Астрономы выяснили, что предполагаемые следы темной материи могут создавать сами галактики

Препарат от артрита помог восстановить волосы при тяжелой алопеции

Препарат от артрита помог восстановить волосы при тяжелой алопеции

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Создана полностью прозрачная игровая консоль — у нее даже прозрачные экран и плата

Создана полностью прозрачная игровая консоль — у нее даже прозрачные экран и плата

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

Астрономы научились картировать невидимую Вселенную по сигналам древнего водорода

Астрономы научились картировать невидимую Вселенную по сигналам древнего водорода

Один из перспективных сверхпроводников для термоядерных реакторов разрушился под действием радиации

Один из перспективных сверхпроводников для термоядерных реакторов разрушился под действием радиации