光诱导的Weyl节点的扭曲对巨型电子电流开关 - 用于闪闪发光的电子电流和量子计算

ZrTe5的DIRAC材料中的光诱导形成的光诱导形成的示意图。Jigang Wang和合作者报告了激光脉冲的扭曲晶格运动如何，即声位开关，可以控制晶体反转对称和光素巨大的低耗散电流，其具有由诱导的Weyl带拓扑保护的特殊弹道传输。

美国能源部的科学家在Brookhaven国家实验室和阿拉巴马大学伯明翰大学的科学家们发现了一种新的光诱导开关，扭曲了材料的晶格，在似乎几乎的巨型电子电流开启不可能。该发现是在一类拓扑材料中制作的，该材料对于闪蒸，拓扑效果晶体管和量子计算具有很大的承担。

Weyl和Dirac半态可以举办异国情调，几乎不可能，电子传导性能，以利用晶格和保护电子的材料的晶格和电子结构中的独特状态。通过对称和拓扑保护的这些异常电子传输通道通常不会发生在诸如铜的常规金属中。在仅在理论物理学的背景下描述几十年之后，在制造，探索，精炼和控制其拓扑保护的电子特性中，越来越感兴趣地用于设备应用。例如，量子计算的广泛采用需要构建脆弱量子状态的构建设备，从杂质和嘈杂的环境中保护。实现这一目标的一种方法是通过拓扑量子计算的发展，其中Qubits基于“对称保护的”折射电流，其免受噪声的影响。

“光诱导的晶格捻度，或声子开关，可以控制晶体反转对称和光素巨型电流，具有非​​常小的阻力，”爱荷华州立大学的Ames实验室和物理学教授的高级科学家Jigang Wang说。“这种新的控制原理不需要静电或磁场，并且具有更快的速度和更低的能源成本。”

“这一发现可以基于手性物理和折射无需传输来扩展到新quantum计算原理，这可能速度更快，较低的能量成本和高运行温度。” Ames实验室的科学家梁罗表示，纸上的第一作者。

王，罗和他们的同事只是使用太赫兹（每秒一亿周期）激光光谱检查并使这些材料揭示其性质的对称性切换机制。

在该实验中，该团队使用激光脉冲改变了材料的电子结构对称性以扭曲晶体的晶格布置。该灯开关使材料中的“Weyl点”启用，使电子表现为可以承受受保护的受保护的，低耗散电流的无麻颗粒。

“我们通过在均衡位置围绕其均衡位置驱动原子的周期性动作来实现这种巨大震荡电流，以破坏晶体反转对称，”伯明翰阿​​拉巴马大学的物理学和椅子教授Ilias Perakis说。“这种光诱导的Weyl半型运输和拓扑控制原则似乎是普遍的，并且在未来的量子计算和电子设备的开发中非常有用，具有高速和低能耗。”

“我们缺乏的内容是一种低能量和快速的开关，以诱导和控制这些材料的对称性，”布鲁克霍夫国家实验室先进的能源材料集团的团队领导者羌族说。“我们对光对称开关的发现打开了令人震动的机会来抵抗无震动的电子电流，拓扑保护状态不会削弱或减速，当它颠簸到材料中的缺陷和杂质时。”

参考：“Zrte5的光诱导的声子对称开关和巨型折射拓扑电流在梁罗，迪承，Boqun歌，林林王，克里格·瓦斯万，下午Lozano，G.Gu，Chuankun Huang，Richard HJ Kim，Zhaoyu Liu ，加东麦公园，永新瑶，凯明浩，伊利亚斯艾夫佩雷斯，羌李和jigang王，18月2021，自然材料。多：
10.1038 / s41563-020-00882-4

在AMES实验室进行了太赫兹光电流和激光光谱实验和模型建筑。Brookhaven国家实验室进行了示例开发和磁路测量。数据分析由阿拉巴马大学在伯明翰进行。首要原则计算和拓扑分析是由拓扑半球的进步中心进行的，由DOE科学办公室资助的能源前沿研究中心进行。