원자 스위스 나이프는 양자 컴퓨터의 재료를 정확하게 측정합니다

스마트폰부터 멀티쿠커까지 다양한 기능을 수행하는 기기가 더 편리하고

일반보다 잠재적으로 저렴함교체하는 도구와 여러 기능이 개별적으로 사용할 때보다 더 잘 작동하는 경우가 많습니다. 새로운 3-in-1 장치는 원자 규모 측정을 위한 일종의 스위스 군용 칼입니다. NIST 연구원 Joseph Strossio와 Johannes Schwenk, 김성민을 포함한 그의 동료들은 장치 제작을 위한 자세한 레시피를 제시합니다.

우리는 만들 계획을 설명합니다.다른 사람이 복사할 수 있는 장치입니다. 그들은 가지고 있는 도구를 수정할 수 있습니다. 더 이상 새 장비를 구입할 필요가 없습니다.

NIST 연구원 Joseph Strassio

에서 저울을 동시에 측정나노미터에서 밀리미터까지, 이 장치를 사용하는 연구원들은 재료의 특이한 특성 중 일부의 원자 기원에 초점을 맞출 수 있습니다. 차세대 컴퓨터 및 통신 장치에 매우 유용할 수 있습니다.

과학자들이 관심을 갖는 속성은 다음과 같습니다.새로운 전기 스위치 역할을 할 수 있는 전기 저항의 양자 점프뿐만 아니라 저항 없는 전류의 흐름. 또한 연구원들은 양자 비트를 설계하는 새로운 방법에 관심이 있습니다. 이는 고체 상태 양자 컴퓨터의 생성으로 이어질 수 있습니다.

일반적으로 다음으로 구성된 양자 물질의 경우하나 이상의 원자적으로 얇은 층에서 전자 그룹 간의 강력한 양자 효과가 장거리에 걸쳐 지속됩니다. 이러한 효과는 새로운 기술에 사용할 수 있는 속성으로 이어집니다.

양자의 성질을 보다 정확하게 연구하기 위해재료, 과학자들은 하나의 장치에 세 가지 정밀 측정 기기를 결합했습니다. 원자간력현미경(AFM)과 주사터널현미경(STM)의 두 장치는 고체의 미시적 특성을 조사합니다. 동시에, 세 번째 기기는 자기장이 존재할 때의 전류 흐름인 자기 전달의 거시적 특성을 등록합니다.

이 장치를 만들기 위해 과학자들은 AFM과이전 버전보다 더 작고 움직이는 부품이 적은 자기 측정 장치. 그런 다음 도구를 기존 STM과 통합했습니다.

위로:검사할 샘플이 들어 있는 플레이트와 8개의 전기 접점을 보여주는 스캐닝 프로브 모듈 내부의 샘플 사진. 중앙에서 프로브 팁과 샘플에서 반사를 볼 수 있습니다. 하단: 원자 배열을 보여주는 알루미늄 샘플의 원자력 이미지. 빨간색 곡선은 0 전압 전류가 있는 상태에서 알루미늄 필름이 초전도 상태임을 나타냅니다. 크레딧: NIS

STM과 AFM 모두 뾰족한 팁을 사용하여 표면의 원자 구조를 조사합니다.

앙상블은 장치인 저온 유지 장치 내부에 설치됩니다.절대 영도보다 100분의 1도까지 시스템을 냉각시킵니다. 이 온도에서 원자 입자의 랜덤 양자 지터가 최소화되고 대규모 양자 효과가 더 뚜렷해지고 측정하기 쉽습니다. 외부 전기 노이즈로부터 보호되는 쓰리-인-원(three-in-one) 장치는 이전의 유사한 장치 세트보다 5-10배 더 민감합니다.

세 가지 완전히 독립적인 장치 - STM, AFM및 자기 전송 장치 설치 - 동일한 측정을 수행하면 움직임이 샘플링을 방해하고 분석의 정확도를 감소시킬 수 있습니다. 개별 고정 장치는 또한 정확한 조건을 복제하기 어렵게 만들 수 있습니다. 예를 들어, 이전 측정이 수행된 양자 물질의 각 초박막 층 사이의 온도 및 회전 각도와 같은 것입니다.

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