Новая технология позволит использовать графен для квантовых вычислений

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) открыли новые характеристика графена, которые делают его пригодным для использования в квантовых вычислениях.

При использовании очень сильного магнитного поля и крайне низких температур, команда исследователей обнаружила, что графен может эффективно отсеивать электроны в направлении их спина (оси вращения), что не может быть выполнено с помощью стандартных электронных систем.

При типичных условиях, листы графена ведут себя как обычные проводники – с током, протекающим через двухмерный слой. Если вы создадите магнитное поле перпендикулярно к слою графена, поведение изменится: ток потечет только вдоль края, в то время как большая часть останется изолированной (не токопроводящей).

Кроме того, данный ток течет только в одном направлении – по часовой или против часовой стрелки, в зависимости от ориентации магнитного поля – данный феномен известен как квантовый эффект Холла.

В данной новой работе исследователи обнаружили, что если они прилагали второе мощное магнитное поле – в этот раз в той же плоскости, что и слой графена – поведение материала повторно изменялось: электроны двигались вдоль токопроводящего края в любом направлении, с электронами, которые имеют один тип спина, перемещающегося по часовой стрелке, в то время как электроны с противоположным спином перемещались против часовой стрелки.

"Мы создали необычный тип проводника вдоль края слоя графена, фактически один пространственный проводник", заявил исследователь Андреа Янг (Andrea Young). "Разделение электронов в соответствии со спином является обычной характеристикой топологических изоляторов, однако графен не является топологическим изолятором. Мы получили тот же эффект в различных физических системах".

Более того, изменяя магнитное поле, исследователи обнаружили, что они могут включать и выключать данный токопроводящий край.

"Эти свойства переключения означают, что благодаря данному явлению мы можем создавать цепи и транзисторы, которые ранее не были исследованы для типичных топологических изоляторов", сказал Янг.

Исследователи заявили, что данное открытие представляет собой новое направление в топологических изоляторах, и уверены, что это приведет к новому способу создания квантовых компьютеров, которые ученые безуспешно пытаются создать последние несколько десятилетий.

Источник новости