我国科学家探究出无磁场的超导涡旋
发布时间：2023-05-16 02:32:26 所属栏目：动态 来源：未知
导读： 构建量子计算机具有挑战性，尤其是由于量子系统与环境的相互作用产生的计算误差。原则上，这种错误问题可以通过一种称为拓扑量子计算的容错方法来缓解，这种方法依赖于非阿贝尔任意子&
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构建量子计算机具有挑战性，尤其是由于量子系统与环境的相互作用产生的计算误差。原则上，这种错误问题可以通过一种称为拓扑量子计算的容错方法来缓解，这种方法依赖于非阿贝尔任意子——只能存在于二维空间中的奇异粒子。然而，实现能够承载这类粒子的材料系统通常需要强磁场，这使得器件集成变得棘手。现在，我国复旦大学研究人员已经在铁基超导体Fe（Se，Te）中探测并操纵了一种名为量子异常涡旋的结构。在理论上,这些结构可以支持称为马约拉纳零模的非阿贝尔任意字,它们是在无磁场条件下形成的。 通过超导体在磁场中的常规行为对理解电子异常涡旋是有帮助的，众所周知，如果场强低于临界值，场将通过称为迈斯纳效应的现象从材料内部排出。II型超导体通过引导场穿过被称为涡核的非超导区域，从而在比该值更高的场强下保持超导性。这些区域被循环的超导电流包围，超导电流屏蔽了核心处的场，形成了所谓的Abrikosov涡流。 可以将隔离的磁性杂质插入超导体中，这些杂质破坏了材料的时间反转对称性，并局部抑制了负责超导性的电子配对相互作用的强度，超导性由称为有序参数的关键量的大小定义。结果是一组称为Yu-Shiba-Rusinov状态的局部状态。这些状态的能量位于超导带隙中，这是超导体中单个电子所不能达到的能量范围。这张照片是在存在自旋轨道耦合的情况下修改的，自旋轨道耦合将每个杂质的磁矩与超导准粒子的角动量耦合。在这种情况下，在每个杂质周围都存在阶参数的量化扭曲。这种扭曲形成了QAV。 在没有外部磁场的情况下自发产生 QAV 有一个有趣的类比。1980年，物理学家观察到量子霍尔效应——二维电子气在强磁场中横向电导的量子化。一个长期存在的问题是在没有场的情况下是否会存在类似的现象。一直到2013 年，意大利的科学家最先检测到这种令人惊奇的现象，研究人员称为意料之外情理之中的量子反常霍尔效应。 研究人员观察了 Fe(Se,Te) 中的 QAV，这是一种超导体，具有强自旋轨道耦合和自旋极化状态，与充当孤立磁性杂质的特定铁原子相关。该团队通过超导转变冷却了 Fe(Se,Te) 的结晶薄片，超导转变发生在大约14K。研究人员随后使用一种称为扫描超导量子干涉装置 (sSQUID) 显微镜的高灵敏度仪器来感测和成像磁通量从薄片中浮现。 该团队检测到与反涡流配对的随机涡流模式——这种结构与涡流的不同之处仅在于它们的循环电流的方向。 在实验中，sSQUID显微镜的励磁线圈产生了一个弱磁场。该场产生与每个涡流和反涡流相关的涡量同步滞后切换——流速的旋度。这种行为类似于铁磁体的磁化切换。此外，由该弱场感应的超导电流驱动穿过杂质磁矩对的磁力线旋转。这种效应类似于在具有自旋轨道耦合的铁磁体中观察到的电流感应扭矩，它提供了一种操纵这些涡流的方法。 在实验中，sSQUID显微镜的场线圈产生了弱磁场。该场产生了涡度的同步滞后切换，即与每个涡流和反涡流相关的流速旋度。这种行为类似于铁磁体的磁化切换。此外，由这个弱场感应的超导电流驱动磁通线的旋转，磁通线穿过成对的杂质磁矩。这种效应类似于在具有自旋轨道耦合的铁磁体中观察到的电流感应转矩，它提供了一种操纵这些涡流的方法。 Fe(Se,Te)中的表面态已被证明具有非平凡的拓扑能带结构，并伴有超导性。在这种情况下，马约拉纳零模理论上可以在QAV的涡核内部形成。但是，这种模型只适用于低能量的超导体，因为它们的电子数目很少，所以不能用来研究超导体。 （编辑：拼字网 - 核心网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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