Informacje na temat przeprowadzonych eksperymentów zostały zawarte w publikacji zamieszczonej na łamach Nature Physics. Jak wynika z artykułu, owocem badań jest urządzenie półprzewodnikowe z arsenku glinowo-galowego. Dlaczego można określić je mianem wyjątkowego? Ze względu na fakt, iż przepływ elektronów jest w nim chroniony za sprawą topologicznego zjawiska kwantowego.
Czytaj też: To mogą być komputery kwantowe kolejnej generacji. Brakowało tylko tego jednego materiału
To z kolei umożliwia wykonywanie pomiarów z precyzją, o jakiej do tej pory mogliśmy co najwyżej pomarzyć. Czym w ogóle są urządzenia półprzewodnikowe? Można nazwać je elementami przełączającymi odpowiedzialnymi za kontrolę przepływu elektronów w urządzeniach elektronicznych. Stosuje się je w życiu codziennym niemal na każdym kroku, na przykład w telefonach komórkowych, laptopach, czujnikach samochodowych czy sprzęcie medycznym.
Niestety, przepływ elektronów może zostać zakłócony. Dzieje się tak za sprawą pojawiających się zanieczyszczeń bądź wskutek zmian temperatury. Z tego względu ostatnie dokonania naukowców z Drezna i Würzburga zasługują na szczególną uwagę. Krótko mówiąc: poczynione przez nich postępy powinny zaprocentować zwiększeniem odporności przepływu elektronów na wszelkiego rodzaju niestabilności.
Półprzewodnik kwantowy zaprojektowany przez niemieckich naukowców może być wykorzystany na przykład w czujnikach samochodowych, smartfonach czy sprzęcie medycznym
Korzyści mają praktyczny charakter, gdyż mówi się o usunięciu konieczności utrzymywania bardzo wysokich poziomów czystości materiałów. Do tej pory realizacja tego zadania wiązała się z utrzymywaniem relatywnie wysokich cen elektroniki, ale w świetle ostatnich postępów mogłoby się to zmienić. Tym bardziej, iż członkowie zespołu badawczego mówią o wyjątkowej kombinacji cech, jaką posiada zaprojektowany przez nich półprzewodnik kwantowy. Jakie są to właściwości? Chodzi o wysoką stabilność przy jednoczesnej dokładności.
Urządzenie ma przy tym naprawdę niewielkie rozmiary, gdyż mowa o średnicy wynoszącej około 0,1 milimetra, a w grę wchodzi nawet dalsze jego pomniejszanie. I choć pożądane właściwości wykazano już przed laty, to wtedy dotyczyło to nie obserwacji w naturalnym materiale, lecz w sztucznym odpowiedniku zwanym metamateriałem. Tym razem udało się pójść o krok dalej, dlatego autorzy przełomu mówią o pierwszym takim półprzewodniku kwantowym na całym świecie.
Czytaj też: Ze zwykłych materiałów robią przewodniki kwantowe. To zasługa jednego urządzenia
Kluczem do sukcesu okazało się rozmieszczenie materiałów i kontaktów na urządzeniu półprzewodnikowym wykonanym z arsenku glinowo-galowego. Efekt topologiczny wystąpił wtedy w niskiej temperaturze i przy silnym polu magnetycznym. Rozmieszczając kontakty tak, aby opór elektryczny dało się zmierzyć na krawędziach styku, niemieccy inżynierowie byli w stanie bezpośrednio ujawnić efekt topologiczny.