“外尔—近藤半金属”量子可用于量子计算领域

文章作者:bianji3 | 2017-12-25
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       量子材料属于一大类新材料——溶液纳米晶中的一种。溶液纳米晶具有晶体和溶液的双重性质,量子材料是其中马上具有突破性工业应用的材料。

         量子纳米材料的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,对它的研究,可以把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。这将是一个全新的领域,将主导未来数十年的技术创新路径,影响极其深远。

        目前,纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展都有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。纳米半导体材料——量子材料脱颖而出,并以其跨时代意义的应用前景,给科学界带来了无限遐想。有科学家就认为,量子材料将会成为发展新特性、新效应、新原理和新器件的基础,成为基础科学的新基石。

      19世纪末期,很多科学家认为物理学已大功告成,研究这门学科很难再有什么作为。到1900年,开尔文勋爵发表著名演讲称,“在经典物理学这片蓝天上有两朵乌云让我们感到不安”。这两朵乌云最终酿成巨大风暴,并引出了现代科学的两大基石:相对论量子力学

       100多年过去,两朵乌云带来的风暴并未停止。如今科学家研究出新的量子材料,却依然不了解它的性能。诸如此类的无数新困惑只能说明,任何一门科学都不可能“大功告成”,只会拥有更多未知疆域。  

       据报道,美国莱斯大学和奥地利维也纳技术大学的研究人员联合研制出一种全新的材料——“外尔—近藤半金属”(Weyl-Kondo semimetal),其属于量子材料这一物质类别,可用于量子计算等领域。

  量子材料拥有一些很“诡异”的属性,有些属性或许可在未来的技术创新包括量子计算等领域“大展拳脚”,不过,研究人员并没有真正弄懂这些材料的工作原理。

  牛津大学量子材料科学家阿马利亚·科尔代亚并没有参与新研究,他在接受采访时解释说:“量子材料中的‘量子’这一单词意味着,这些材料拥有一些无法由经典物理学,而只能用量子力学来进行解释的属性。一般而言,这些物质的组成成分之间拥有非常强的相互作用,我们并不知道这些物质会有什么属性,也无法预测。”

  由于科学家们目前并没有相关理论工具来预测量子材料的行为,因此,一般而言,他们会先在实验室里制造出此类物质,并对其进行测量,研究其属性。

       新材料的“横空出世”也是如此。在最新研究中,维也纳技术大学希尔克·标乐-帕邢团队对金属铈、铋、钯进行特定组合,制造出了新结构,然后,他们对这一新结构进行实验;而莱斯大学的团队从理论研究角度认识到,最新发现或许可以制造出全新材料。

  莱斯大学团队表示,他们的建模显示新结构的质量可以在电子质量的1000倍到零之间变化,这是“外尔费米子”的典型特质,外尔费米子是科学家于80多年前提出的一种粒子。由于这些粒子产生的原因是所谓的“近藤效应”,因此他们将新材料命名为“外尔—近藤半金属”。研究人员表示,尽管目前还并不清楚新材料的属性和用途,但其无疑可用于量子计算领域。

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