Финские ученые обнаружили в двойном слое дисульфида тантала эффект Кондо, приводящий к появлению материалов с тяжелыми фермионами, которые раньше было возможно получить только из соединений редкоземельных элементов. Такие материалы необходимы для улучшения квантовых вычислений, а также для новых исследований в области нетрадиционной сверхпроводимости и квантовой критичности. Статья опубликована в журнале Nature.
Материал ученые получили во время экспериментов по созданию квантовой спиновой жидкости, для чего ученым требовался атомарный слой дисульфида тантала. Однако в процессе также появлялись островки, состоящие из двух слоев молекул этого вещества. Исследуя эти островки, ученые обнаружили явление, известное как эффект Кондо — увеличения электрического сопротивления немагнитных металлических сплавов, содержащих небольшое количество магнитных примесей, при температурах, близких к абсолютному нулю. Это приводит к тому, что электроны начинают вести себя как частицы с большей массой. Материалы, в которых появляется этот эффект, называют «материалами с тяжелыми фермионами».
«Изучение материалов со сложными квантовыми свойствами затруднено характеристиками природных соединений. Наша цель — производить искусственные материалы, характеристики которых можно легко настраивать и контролировать, чтобы расширить лабораторные исследования», — говорит соавтор работы Питер Лильерот из Университета Аалто.
В материале два слоя сульфида тантала ведут себя по-разному. Один из них проявляет свойства металла, проводя электроны. Второй имеет структурные изменения, приводящие к тому, что электроны располагаются в регулярной решетке. Комбинация характеристик слоев и приводит к появлению тяжелых фермионов.
Этот относительно простой в изготовлении материал может использоваться при создании квантовых вычислителей, так как он позволяет создавать кубиты, устойчивые к шуму и помехам, что поможет снизить частоту ошибок. Кроме того, материал может применяться в исследования нетрадиционной сверхпроводимости и квантовой критичности.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
