Laserimpulser lyser vejen til tuning af topologiske materialer til spintronik og kvanteberegning

Forskere ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory har opdaget et middel til at kontrollere overfladekonduktiviteten af ​​en tredimensionel (3-D) topologisk isolator, en type materiale, der har potentielle anvendelser i spintroniske enheder og kvanteberegning.

Tredimensionelle topologiske isolatorer er nye materialer, der lover meget på grund af deres unikke elektronledende tilstande på deres overflader, immun mod tilbagespredning, kontra det store interiør, som opfører sig som en normal isolator.

Men der er stadig en udfordring med at underbygge og selektivt kontrollere deres højfrekvente transport ved overfladen uden øget spredning fra bulkmaterialet.

Ved at anvende ultrakorte mid-infrarøde og terahertz-impulser på mindre end en billiontedel af et sekund, forskere ved Ames Laboratory var i stand til med succes at isolere og kontrollere overfladeegenskaberne af et vismut-selen (Bi) ₂ Se ₃ ) 3-D topologisk isolator.

Metoden giver, hvad der i det væsentlige er en ny "tuning-knap" til styring af den beskyttede overfladeledningsevne i denne kategori af materialer.

"Vi mener, at denne undersøgelse kan udvikle sig til en benchmarkmetode til at karakterisere og manipulere disse materialer, så de bedre kan forstås og tilpasses til anvendelser i nye kvanteteknologier, " sagde Jigang Wang, Ames Laboratory fysiker og Iowa State University professor.

Forskningen diskuteres yderligere i et papir, "Ultrahurtig manipulation af topologisk forbedret overfladetransport drevet af mid-infrarøde og terahertz-impulser i Bi ₂ Se ₃ "ind Naturkommunikation .