Физики открыли новое квантовое состояние в элементарном твердом теле

Исследователи совершили удивительное открытие во время изучения твердого кристалла, состоящего из атомов мышьяка.

Физики наблюдали неизвестный ранее квантовый эффект, названный «гибридной топологией» в кристаллическом материале. Это открытие дает новые возможности для разработки эффективных материалов и технологий для квантовой науки и техники будущего поколения, пишет Phys.org.

Открытие было сделано, когда ученые из Принстона обнаружили, что элементарный твердый кристалл, состоящий из атомов мышьяка (As), обладает никогда ранее не наблюдавшейся формой топологического квантового поведения. Им удалось исследовать и отобразить это новое квантовое состояние с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) и фотоэмиссионной спектроскопии (последний метод используется для определения относительной энергии электронов в молекулах и атомах).

Новое состояние объединяет или «гибридизирует» две формы топологического квантового поведения — краевые состояния и поверхностные состояния, которые представляют собой два типа квантовых двумерных электронных систем. Они наблюдались в предыдущих экспериментах, но никогда их не замечали одновременно в одном и том же материале, где они смешивались, образуя новое состояние материи.

В последние годы топологические состояния материи привлекли значительное внимание физиков и инженеров. В настоящее время их изучение находится в центре большого международного интереса, им посвящаются многие работы. Эта область исследования сочетает в себе квантовую физику с топологией — разделом теоретической математики, изучающим геометрические свойства, которые можно деформировать, но не изменить по сути.