ซิลิคอนมีคุณสมบัติตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่ เหมาะสำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์

ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นําโดยนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเทนเนสซีได้นําเสนอหลักฐานการมีอยู่ของ

หากการค้นพบได้รับการยืนยันวัสดุจะสามารถมันเร่งการยอมรับจํานวนมากโดยเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสําหรับการสร้างไมโครชิปที่ใช้ซิลิกอน

ในงานของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองฟิสิกส์คล้ายกับคิวเรต (สารประกอบเชิงซ้อนของทองแดงและออกซิเจน) ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงที่มีชื่อเสียงที่สุด โดยการเติบโตของอะตอมดีบุกชั้นเดียว 1 ใน 3 บนพื้นผิวซิลิกอน ในกรณีนี้ แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนของดีบุกมีมากจนไม่สามารถเคลื่อนที่ได้และไม่มีตัวนำยิ่งยวด

เพื่อเอาชนะการต่อต้านนี้ นักวิทยาศาสตร์นำอะตอมโบรอนเข้าสู่โครงสร้างผลึกของชั้นซิลิกอน "การรวม" ดังกล่าวใช้อิเล็กตรอนบางส่วนจากชั้นดีบุก (มากถึง 10%) ทำให้ส่วนที่เหลือเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในชั้น การทดลองแสดงให้เห็นว่าวัสดุดัดแปลงดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นโลหะและเป็นตัวนำยิ่งยวด ยิ่งไปกว่านั้น อุณหภูมิวิกฤติยังสูงเกินกว่าตัวนำยิ่งยวดมูลฐานเกือบทั้งหมด

นอกจากนี้ ผู้วิจัยพบว่าในเรื่องนี้การรวมกันของดีบุกและซิลิกอนแสดงคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดไครัล ในระบบการหมุนแบบ chiral ตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกานั้นเหมือนกัน แต่ในขณะเดียวกันก็แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์อธิบายสิ่งนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับความเหมือนและความแตกต่างระหว่างมือขวาและมือซ้าย

ในกลศาสตร์ควอนตัม คุณสมบัติของสิ่งเดียวหรืออิเล็กตรอนคู่ถูกเข้ารหัสในฟังก์ชันคลื่นทางคณิตศาสตร์ ซึ่งสามารถเป็นซ้าย ขวา หรือ "ทอพอโลยีเล็กน้อย" ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าฟังก์ชันคลื่นตัวนำยิ่งยวดในชั้นดีบุกจะหันตามเข็มนาฬิกาในส่วนหนึ่งของตัวอย่าง และทวนเข็มนาฬิกาในอีกส่วนหนึ่ง เมื่อเวลาผ่านไป มันเปลี่ยน แต่มักจะหมุนไปในทิศทางที่ต่างกัน

นอกจากนี้ยังมีการทดลองแสดงให้เห็นว่าในตัวนำยิ่งยวดใหม่ สังเกตเห็นช่องนำไฟฟ้าหนึ่งมิติสองช่องที่วิ่งตามปริมณฑลของวัสดุตัวอย่าง สิ่งแปลกใหม่ (อนุภาคมาจอแรม) ถูกวางไว้ในช่องเหล่านี้ ซึ่งภายใต้เงื่อนไขบางประการ จะรวมอนุภาคและปฏิอนุภาคเข้าด้วยกัน พฤติกรรมนี้ยังเป็นพยานถึงการมีอยู่ของตัวนำยิ่งยวด chiral

อนุภาคมาจอแรมได้รับการปกป้องทางทอพอโลยีนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าภูมิคุ้มกันต่อสิ่งที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมและเป็นองค์ประกอบที่มีแนวโน้มสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม นักวิจัยเชื่อว่าการรวมคุณสมบัติที่แปลกใหม่ของตัวนำยิ่งยวดเข้ากับแพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้ง่ายของวัสดุที่ทำจากซิลิกอนจะทำให้เทคโนโลยีควอนตัมเข้าใกล้การผลิตระดับอุตสาหกรรมมากขึ้น

อ่านเพิ่มเติม:

ภาพถ่ายสองภาพของโลกที่มีความแตกต่าง 50 ปีถูกนำมาเปรียบเทียบที่ NASA: สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ

พบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกอยู่ไม่ไกลจากเรา บางทีอาจมีบรรยากาศ

ดู "เหล็กดัดฟัน" สีทองของศตวรรษที่ 17: พวกเขาติดตั้งโดยนักสังคมสงเคราะห์