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

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений