.Quantum Breakthrough: Scientists Discover First One-Dimensional Topological Insulator
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.Quantum Breakthrough: Scientists Discover First One-Dimensional Topological Insulator
양자 혁신: 과학자들이 최초의 1차원 위상 절연체를 발견하다
도호쿠 대학 에서2024년 8월 31일
양자 물질 초전도성 아트 일러스트레이션 공동 연구팀이 새로운 1차원 위상 절연체를 발견하여 큐비트와 효율적인 태양 전지 기술에 큰 진전을 약속했습니다. 출처: SciTechDaily.com
과학자들은 양자 컴퓨팅 과 태양 전지 효율에 혁명을 일으킬 수 있는 1차원 위상 절연체를 발견했습니다 . 이 획기적인 발견은 양자 컴퓨팅과 태양 전지 효율의 발전을 위한 길을 열었습니다. 연구자들은 기존의 금속, 절연체, 반도체 와 다른 독특한 물질 상태인 새로운 위상 절연체(TI)를 발견했습니다 . 3차원 또는 2차원인 대부분의 알려진 TI와 달리 이 TI는 1차원입니다. 이 획기적인 작업은 큐비트와 고효율 태양 전지의 개발을 더욱 촉진할 것으로 기대됩니다. 도호쿠 대학, 오사카 대학, 교토 산업 대학, 고에너지 가속기 연구 기구(KEK), 국립양자과학기술연구소의 과학자들이 수행한 이 연구는 저널 네이처에 게재 되었습니다 .
Te 결정 및 Te 나선 사슬의 개략도 (a) Te 헬릭스 사슬의 육각형 배열로 형성된 Te 결정의 개략도. (b) 경계 전하를 가진 단일 Te 헬릭스 사슬. 출처: 도호쿠 대학 양자 컴퓨팅 잠재력의 획기적인 발전 TI는 전기 절연체로 작동하는 내부를 자랑하므로 전자가 쉽게 이동할 수 없습니다. 반면 표면은 전기 도체로 작동하여 전자가 표면을 따라 이동할 수 있습니다. 2000년대에 3차원 TI가 등장한 이래로 연구자들은 새로운 TI를 찾고 있습니다. 그러나 1차원 TI는 대체로 찾기 어렵습니다.
-"1차원 TI는 특히 흥미로운데, 끝점에 나타나는 전하가 효과적으로 큐비트를 구성하기 때문입니다. 큐비트는 양자 컴퓨팅의 기본 정보 단위입니다. 따라서 양자 물리학에 매우 중요합니다." 도호쿠 대학 대학원 과학부의 조교수이자 이 연구의 공동 저자인 고스케 나카야마가 지적합니다.
위상 절연체의 개략도 (a) 3차원, (b) 2차원, (c) 1차원 위상 절연체의 개략도. 출처: 도호쿠 대학
연구 방법론 나카야마와 그의 동료들은 태양 전지판과 열전 소자에 주로 상업적으로 사용되는 반도체인 텔루륨(Te)에 주목했습니다. 최근 이론적 예측에 따르면 단일 나선 사슬은 실제로 1차원 TI일 수 있습니다. 이를 확인하기 위해 팀은 이러한 사슬의 끝점에 국한된 전기적 전하를 관찰해야 했습니다. 이를 위해 구조적 손상 없이 Te 사슬의 깨끗한 모서리를 준비해야 했는데, 이는 표면을 나노미터 이내로 수정할 수 있는 새로 개발된 가스 클러스터 이온 빔(GCIB) 시스템을 사용하여 가능해졌습니다. 그런 다음 그들은 마이크로 초점 빔을 사용한 각도 분해 광전자 분광법(ARPES)을 사용하여 전하의 공간적 분포를 시각화했습니다. 그들의 조사는 전하가 실제로 사슬의 끝점에 나타났음을 확인하여 Te의 1차원 TI 특성을 뒷받침했습니다.
도호쿠 대학. 가스 클러스터 이온 빔 (a) 도호쿠 대학에서 구축한 가스 클러스터 이온 빔(GCIB) 시스템과 KEK의 Photon Factory에 있는 마이크로 초점 광학 장치를 갖춘 각도 분해 광전자 방출 분광법(ARPES) 시스템의 사진. 출처: 도호쿠 대학
미래 기술에 대한 의미 나카야마는 그들의 연구가 1차원 TI의 속성을 이해하는 데 중요한 단계이며 광범위한 이점을 가져올 것이라고 강조했습니다. "1차원 TI의 종단점에 있는 전하는 큐
비트, 고효율 태양 전지, 고감도 광 검출기, 나노트랜지스터 등 다양한 용도로 사용됩니다. 1차원 TI를 발견하면 이러한 응용 프로그램을 실현하기 위한 연구를 가속화하는 데 도움이 될 것입니다."
참고문헌: K. Nakayama, A. Tokuyama, K. Yamauchi, A. Moriya, T. Kato, K. Sugawara, S. Souma, M. Kitamura, K. Horiba, H. Kumigashira, T. Oguchi, T. Takahashi, K. Segawa 및 T. Sato의 "위상 나선 사슬에서 파생된 에지 상태 관찰", 2024년 6월 5일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-024-07484-z
메모 2409010406
msbase에서 시작과 끝은 연결돼 있지 않는 1차원 절연체일 수 있다. 닫히지 않아 무한히 절연성은 지속된다. 하지만 msbase.msoss 내부에는 시작과 끝은 위치가 정해져 있다. 이들이 1차원 bar의 절연체 형태의 큐비트가 된다면 엄청난 잠재력()을 가진다.
그것이 함의하는 자연계는 이미 정의역()되어, 역위 nk2.banc.system에서 수많은 nbar.stars의 생성과 under1.banc.ending.bigbang_before이 나타난다. 그리고 nk2.over.system에서는 자연의 새로운 위상적 속성들이 stepbar.banc를 따라가며 나타나게 한다. 허허.
Note 2409010406
In msbase, the beginning and the end can be a one-dimensional insulator that is not connected. Since it is not closed, the insulation continues indefinitely. However, inside msbase.msoss, the beginning and the end are fixed in position. If these become qubits in the form of insulators of one-dimensional bars, they have enormous potential ().
The natural system it implies is already a domain (), and in the inverse nk2.banc.system, numerous nbar.stars are generated and under1.banc.ending.bigbang_before appears. And in the nk2.over.system, new topological properties of nature appear along the stepbar.banc. Hehe.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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