Исследовательская группа из Института сверхпроводящих и электронных материалов (ISEM) Университета Вуллонгонга (UOW) решила квантовую головоломку, которая оставалась нерешённой на протяжении 40 лет. Учёные открыли новый путь для создания электронных устройств нового поколения, которые работают без потери энергии и не тратят электричество впустую.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials
Статья [доступна по ссылке](https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503319). Это работа исследователей UOW под руководством выдающегося профессора Сяолинь Вана и доктора М. Надима, а также кандидата наук Сиеды Амины Шаббир и доктора Фрэнка Фэй Юня.
Новая концепция дизайна для реализации неуловимого квантового аномального эффекта Холла (QAH)
Исследование вводит новую концепцию дизайна для реализации квантового аномального эффекта Холла (QAH) — явления, которое учёные давно пытались достичь.
Влияние на область квантовых материалов
Область квантовых материалов может сократить глобальное энергопотребление и изменить повседневную жизнь людей по всему миру.
Используя технику, называемую инженерией энтропии, команда настроила квантовое поведение магнитного материала толщиной в один атом, смешав четыре типа металлических атомов. Случайное расположение атомов изменило электронную структуру материала, открыв топологическую запрещённую зону, которая позволяет электричеству течь идеально по краям материала без помех и потерь энергии.
Это своего рода «супермагистраль» для электричества, и это строительный блок для будущих квантовых компьютеров и сверхэффективной электроники.
Метод, использованный командой UOW
Метод, который использовала команда UOW — изменение «энтропии» или случайности внутри материала — даёт учёным новый инструмент для создания ещё более совершенных квантовых материалов в будущем.
«Это значительный шаг на пути к практическим квантовым устройствам, которые являются энергоэффективными, масштабируемыми и устойчивыми», — сказал профессор Ван. «Наш метод открывает новые возможности для создания двумерных квантовых материалов со стабильными топологическими свойствами».
Потенциальные применения прорыва
Прорыв имеет широкие потенциальные применения: от телефонов и компьютеров, которые не перегреваются, до квантовых компьютеров, более быстрой медицинской визуализации и энергетических систем, которые сохраняют мощность в течение недель. Это также продвигает класс материалов, впервые концептуализированных и впервые разработанных профессором Ваном, известных как спин-бесщелевые полупроводники.
Доктор Надим, который руководил теоретическим моделированием, сказал: «Дизайн, основанный на энтропии, не только изменил электронные зоны, но и открыл стабильную щель, которая обеспечивает проводимость в краевом состоянии, что необходимо для реальных квантовых приложений».
Профессор Ван подчеркнул значимость открытия, заявив: «Это представляет собой значительный теоретический прорыв на пути к разработке новых квантовых устройств, которые являются энергоэффективными, масштабируемыми и устойчивыми. Мы создаём новый класс квантовых материалов, которые открывают новые горизонты для новой квантовой физики и устройств».
Предоставлено [Университетом Вуллонгонга](https://phys.org/partners/university-of-wollongong/).