שריון טופולוגי של זרמים קוונטיים: פגיעות אינן מכשול

נערך על ידי: Svitlana Velhush

במעבדה של אוניברסיטת בייג'ינג ערכו הפיזיקאים ניסוי יוצא דופן: הם לקחו לוחות דקיקים במיוחד של חומר מגנטי בעובי של כמה ננומטרים בלבד ופשוט חתכו בהם חריצים עמוקים, כאילו בסכין על לחם.

החומר — MnBi₂Te₄ — עובר בטמפרטורות נמוכות ובשדה מגנטי למצב של מבודד צ'רנובסקי. מבפנים הוא אינו מוליך זרם, אך בשוליים נוצרים ערוצים קוונטיים מיוחדים — מצבי שפה כיראליים. האלקטרונים בהם נעים אך ורק בכיוון אחד, בלי להתפזר ובלי לאבד אנרגיה לחום.

בעזרת מחט של מיקרוסקופ כוח אטומי יצרו החוקרים פגיעות מלאכותיות: חריצים ברוחב של בין 10 ל-450 ננומטרים ובאורך של עד 11 מיקרומטרים, שחתכו את החומר לכל עומקו. לכאורה, "סדקים" כאלה היו אמורים להרוס כליל את נתיבי הולכת הזרם.

אולם המדידות הראו: הזרם המשיך לזרום כמעט בלי הפסדים, בעקיפין את הפגיעות לאורך שוליים חדשים של החריצים. זוהי הוכחה ישירה להגנה טופולוגית — תכונה שהתיאוריה חזתה זה מכבר, אך כעת היא אומתה בניסוי הרסני ממשי.

הגילוי חשוב לשבבים קוונטיים עתידיים. מעבדים מודרניים מבזבזים חלק עצום מהאנרגיה על חימום בגלל התנגדות. התקנים טופולוגיים יוכלו לפעול בהפסדים מזעריים, ולספק יותר חופש בתכנון ובהרכבה של מעגלים מורכבים.

כעת ברור: אפילו פגיעות מכניות חמורות אינן מסוגלות לעצור את הזרמים הקוונטיים המיוחדים הללו.

7 צפיות

מקורות

  • 拓扑量子器件领域获重要突破

תגובות

קראו כתבות נוספות בנושא זה:

האם קיימת חומר?-3

האם קיימת חומר?

מצאתם טעות או אי-דיוק?הערותיכם ייבחנו בהקדם האפשרי.