Penn State ve Saint Louis Üniversitesi’ndeki bilim insanları, manyetik bir kuantum malzemesinin, araştırmacıların daha önce çoğunlukla özel olarak tasarlanmış optik ve elektronik sistemler aracılığıyla keşfettiği sıra dışı kuantum davranışlarını doğal olarak üretebileceğini gösterdi. Bu atılım, geleneksel elektroniğin ötesinde yeteneklere sahip gelişmiş sensörlere ve gelecekteki kuantum cihazlarına yönelik pratik bir yol açabilir.
Manyetik kuantum malzeme önemli bir avantaj sağlayacak
Ekip, alışılmadık davranışlara sahip sistemleri inceleyen yeni bir alan olan Hermit dışı fiziği incelemek için manyetik bir topolojik malzeme kullanarak kuantum araştırmasının hızla büyüyen iki alanını birleştirdi. Science Advances’ta yayınlanan bulguları, malzemenin kendisinin karmaşık yapay platformlara dayanmadan bu etkileri üretebileceğini gösteriyor.
Hermit dışı fizik, standart fiziksel modellerin kolayca açıklayamadığı davranışları öngördüğü için giderek artan bir ilgi çekiyor. Bazı sistemler, küçük bozulmalara karşı olağanüstü derecede hassas hale gelir ve bu da onları algılama teknolojileri için cazip kılar. Diğerleri ise elektriksel veya kuantum durumlarının bir cihaz üzerinde eşit olarak yayılmak yerine belirli konumlarda toplanmasına neden olur.
Araştırmacılar, bu etkileri, içinden elektrik akımının geçişini engelleyen ancak elektronların kenarları boyunca yalnızca tek yönde hareket etmesine izin veren manyetik bir topolojik malzeme olan kuantum anomali Hall (QAH) yalıtkanı kullanarak gösterdiler. Bu tek yönlü hareket, doğal olarak yönlü elektrik yolları oluşturuyor. Geleneksel elektronik ağlar genellikle her iki yönde de aynı şekilde davranır. QAH malzemesi bu simetriyi bozarak sinyallerin yönlerine bağlı olarak farklı şekilde yayılmasına olanak tanıyor.
Penn State’te elektrik mühendisliği yardımcı doçenti olan Morteza Kayyalha: “Bu fenomenlerin kuantum bir malzemede doğal olarak ortaya çıkabileceğini göstermek istedik” dedi. Çalışmanın, yalnızca optik veya devre tabanlı tasarımlara bağlı kalmak yerine, kuantum malzemeleri kullanan ölçeklenebilir, hermitsel olmayan sistemler için bir temel oluşturduğunu söyledi.
