Создан первый топологический изолятор для квантовых устройств

Топологический изолятор (ТИ) представляет собой материал, обладающий изолирующими свойствами внутри объема и электропроводимостью на поверхности, при этом ток на поверхности происходит в двух противоположных направлениях. В отличие от обычных металлов топологические изоляторы не зависят от электромагнитного шума среды, что делает их оптимальными кандидатами на главную роль в индустрии микроэлектроники, а также имеют электроны с нулевой эффективной массой: теоретически, это подводит ученых к производству сверхбыстрых устройств.

При этом условно ТИ подразделяются на «слабые» и «сильные». Если первые проводят ток по всем граням, встречаются в природе и могут быть воспроизведены в лабораторных условиях, последние частично сохраняют изолирующие свойства и на поверхности и до сих пор оставались для науки непостижимыми.

Сдвинуть прогресс с мертвой точки удалось команде доктора Фан Чжана. Ученые создали «слабый» ТИ, смешивая кристаллы висмута с йодом или бромом. По словам Чжана, иодид и бромид висмута были синтезированы немецкими исследователями еще в 1970-х гг., однако тогда потенциал соединений не осознавался.

«Фундаментальные вычислительные мощности, которыми мы располагаем, весьма ограничены. Для многих задач — прогнозирования погоды, кодирования и декодирования данных — современные компьютеры слишком медлительны. Квантовые машины были предложены в качестве альтернативы им как способные на экспонциональный рост скорости. Обеспечить его могли бы “слабые” топологические изоляторы», — заявил ученый.

Свою теорию специалист изложил старомодным способом: посредством карандаша и бумаги. Проверка данных осуществлялась на базе суперкомпьютеров, расположенных в Техасском компьютерном центре в Остине. Ближайшая задача исследователей — изучить уникальные характеристики нового материала с оглядкой на их возможное применение на практике.