Открытие скрытой квантовой критической точки в двумерных сверхпроводниках

Аномальное металлическое состояние в магнитном поле при абсолютном нуле в двумерных сверхпроводниках возникает из-за существования квантовой критической точки. Другими словами, аномальное металлическое состояние представляет собой расширенное квантовое критическое основное состояние для перехода сверхпроводник-изолятор. Установлено, что квантовое движение линий магнитного потока происходит в аномальном металлическом состоянии с использованием термоэлектрического эффекта, в котором напряжение генерируется в зависимости от теплового потока (градиента температуры), а не тока. В исследовании были изготовлены и использованы тонкие пленки молибден-германий с аморфной структурой (двумерный сверхпроводник с однородной структурой и беспорядком). Его толщина составляет 10 нанометров.

Сверхбыстрая сканирующая туннельная спектроскопия атомного масштаба одиночной вакансии в монослойном кристалле

Физики из Регенсбургского университета организовали сдвиг квантованного электронного уровня энергии с помощью атомных колебаний со скоростью, превышающей триллионную долю секунды. Используя новый тип сверхбыстрого микроскопа с атомным разрешением в сверхбыстрых временных масштабах, удалось напрямую наблюдать как энергия отдельного электрона настраивается вибрациями окружающих атомов. Обнаружено, что можно изменить дискретный энергетический уровень дефекта, вызывая барабанную вибрацию атомно-тонкой мембраны: атомное движение окружающих атомов смещается и, таким образом, можно контролировать энергетический уровень вакансии. Эти результаты были опубликованы в журнале Nature Photonics.

Настраиваемый нелинейный эффект Холла при комнатной температуре в тонких пленках элементарного висмута

Обнаружено, что тонкие пленки элементарного висмута проявляют нелинейный эффект Холла, который может быть применен в технологиях контролируемого использования. В висмуте квантовый эффект наблюдается при комнатной температуре, а тонкослойные пленки можно наносить даже на пластиковые подложки и, следовательно, они могут быть пригодны для применения в современных высокочастотных технологиях (например, в терагерцовых высокочастотных сигналах на электронных чипах).

Дробный квантовый аномальный эффект Холла в многослойном графене

Был зафиксирован эффект дробного заряда в пятислойном графене толщиной в атом, который образуется из графита и обычного карандашного грифеля. Обнаружено, что когда пять листов графена сложены друг на друга, как ступеньки на лестнице, полученная структура по своей сути обеспечивает правильные условия для прохождения электронов в виде долей их общего заряда, без необходимости какого-либо внешнего магнитного поля. Оказалось, что электроны могли бы взаимодействовать друг с другом еще сильнее, если бы пятислойная структура была выровнена с гексагональным нитридом бора (hBN) — материалом, который имеет атомную структуру, аналогичную структуре графена, но с немного другими размерами.

Широкоугольное квантовое зондирование алмаза с помощью нейроморфных датчиков зрения

Учёные успешно разработали технологию квантового зондирования с использованием нейроморфного датчика зрения, который имитирует систему человеческого зрения. Этот датчик способен кодировать изменения интенсивности флуоресценции в пики с помощью оптического магнитного резонанса (ODMR). В отличие от традиционных датчиков, которые регистрируют уровни интенсивности света, нейроморфные датчики зрения преобразуют изменение интенсивности света в «пики», подобно системам биологического зрения, что приводит к улучшению временного разрешения (≈мкс) и динамического диапазона (>120 дБ).

Наблюдение джозефсоновских гармоник в туннельных переходах

Обнаружено, что туннельные переходы Джозефсона — фундаментальные строительные блоки сверхпроводящих квантовых компьютеров — более сложны, чем считалось ранее. Как и обертоны в музыкальном инструменте, гармоники накладываются на основной лад. Как следствие, поправки могут привести к тому, что квантовые биты станут в два-семь раз более стабильными. Туннельные переходы Джозефсона состоят из двух сверхпроводников с тонким изолирующим барьером между ними, и на протяжении десятилетий эта схема описывалась с помощью синусоидальной модели. Показано, что стандартная модель не может полностью описать джозефсоновские переходы, которые используются для создания квантовых битов. Для описания туннельного тока между двумя сверхпроводниками требуется расширенная модель, включающая высшие гармоники.

Демонстрация ядерной гамма-поляриметрии на основе многослойной комптоновской камеры CdTe

В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, сообщается, что для фиксации преобразований в ядерной структуре атомных ядер учёные использовали оборудование, изначально предназначенное для астрономических наблюдений. Для регистрации поляризации гамма-лучей, испускаемых атомными ядрами, использовалась многослойная полупроводниковая камера Комптона. Этот метод значительно снижает неопределенности в определении спина и четности квантовых состояний в редких атомных ядрах, позволяя фиксировать преобразования в структуре ядра. Пучки протонов направлялись на мишень из тонкой железной пленки, создавая первое возбужденное состояние ядер 56Fe. Испускаемые гамма-лучи были измерены и выявили пиковую структуру. Удалось извлечь распределение угла азимута рассеяния.

Сверхпроводящий кубит на основе скрученных купратных гетероструктур Ван-дер-Ваальса

Исследователи из Института сложных систем CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), Института химической физики твердого тела Макса Планка и других институтов по всему миру недавно представили новый сверхпроводящий кубит с емкостным шунтированием, который они назвали «флауэрмоном». Этот кубит, представленный в Physical Review Letters, основан на скрученных купратных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса. Новый кубит, представленный исследователями, по существу состоит из одного перехода Ван-дер-Ваальса-Джозефсона BSCCO. Этот переход имеет угол закручивания около 45°, шунтируется большим конденсатором и считывающим сверхпроводящим резонатором.

Новая физика взаимодействия электронов в полупроводниковых муаровых сверхрешетках

Представлена новая теория муаровых сверхрешеток с большим периодом, которые характеризуются слабо взаимодействующими электронами, находящимися в разных потенциальных ямах. При коэффициенте заполнения n=3 (каждый муаровый атом в сверхрешетке содержит три электрона) обнаружено, что кулоновские взаимодействия приводят к образованию так называемой «вигнеровской молекулы». Кроме того, при определенных обстоятельствах (т.е. если их размер сопоставим с периодом муара) показано, что эти вигнеровские молекулы могут образовывать уникальную структуру, известную как возникающая решетка Кагоме. В ближайшем будущем исследователи планируют изучить квантовый фазовый переход между вигнеровскими электронными твердыми телами и электронными жидкостями.

Экспериментальное исследование флуктуаций в квантовых устройствах

Используя платформу квантового отжига D-Wave, обнаружено, что флуктуации могут снизить общую энергию взаимодействующих магнитных моментов, и это понимание может помочь снизить стоимость квантовой обработки в устройствах. Учёные исследовали сложное взаимодействие примерно 2000 кубитов внутри асимметричной гексагональной решетки. Они фиксировали влияние факторов, которые вызывают беспорядок на магнитные моменты — небольшого магнитного поля, создаваемого сверхпроводящими кубитами. Результаты доказали противоречивый аргумент: при некоторых физических условиях конфигурации с кластерным распределением дефектов становятся более вероятным состоянием, бросая вызов традиционным предположениям о взаимосвязи между беспорядком и энтропией.