研究者は、目に見えない材料特性を使用して有用な欠陥を誘発する新しい方法を示しています

23年2022月XNUMX日（Nanowerkニュース) 現代の電子工学およびコンピューティング技術の多くは、半導体に化学的不純物または欠陥を追加して、電気を伝導する能力を変化させるという XNUMX つのアイデアに基づいています。 次に、これらの変更された材料をさまざまな方法で組み合わせて、デジタル コンピューティング、トランジスタ、およびダイオードの基礎を形成するデバイスを製造します。 実際、一部の量子情報技術は同様の原理に基づいています。材料内に欠陥や特定の原子を追加することで、量子コンピューティングの基本的な情報記憶単位であるキュービットを生成できます。 イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の機械科学および工学の教授であり、イリノイ量子情報科学および技術センターのメンバーである Gaurav Bahl は、人工材料の特別な非線形特性が、意図的な追加を必要とせずに同様の機能を実現する方法を探っています。欠陥。 彼の研究グループが論文で報告しているように Physical Review Lettersに (「非線形共振器チェーンにおける自己誘導ディラック境界状態とデジタル化」）、メタマテリアルは、入力の電力レベルに応じて、その機能を独自に変更できます。 イリノイ州/IQUIST の研究者は、目に見えない材料特性を使用して有用な欠陥を誘発する新しい方法を示しています。 (画像: イリノイ大学アーバナ シャンペーン校グレンジャー カレッジ オブ エンジニアリング) A メタマテリアル は、天然原子でできた実際の物質の挙動を再現する人工システムです。 研究者は、ディラック材料と呼ばれる特別な種類の半導体に類似した動作をする を構築しました。 それは一連の磁気機械共振器で構成されており、磁気相互作用は XNUMX 次元結晶内の原子間の結合のように機能していました。 これらの「原子」のいずれかが機械的に励起されると、つまり周期的に動かされると、半導体に電子が注入されるのと同じように、励起が結晶の残りの部分に広がります。 完全に均一なディラック メタマテリアルが機械的励起を通過させないことを実証した後 (電子が絶縁半導体を流れることが禁止されているように)、研究者はシステムに特定の一連の非線形性を導入しました。 この新しい特性により、機械的励起のレベルに感度が追加され、磁気機械原子の共鳴エネルギーが微妙に変化する可能性があります。 非線形性を適切に選択することで、入力の強さに応じて、絶縁性から導電性への急激な変化が観察されました。 この興味深い動作は、機械的励起の有効質量 (ディラック材料の目に見えない内部特性) が、励起のレベルに応じて符号の変化を受けた新しい境界の自発的な出現に起因します。 研究者は、この境界が、境界で「ポップイン」し、入力エネルギーが材料を透過できるようにする新しい状態を伴うことを発見して驚いた。 この効果は、欠陥原子が半導体内でどのように作用するかに非常に似ていました。「フォトニクスとエレクトロニクスでは」、「このような非線形特性は、従来の半導体アプローチに依存しない新しい計算システムの基盤を形成するために設計される可能性があります。 」 欠陥状態や特殊な原子を追加するたびに、材料の均一性が損なわれ、他の望ましくない効果が生じる可能性があります。 ただし、この研究で使用されているディラック質量など、目に見えない特性を介してオンデマンドで欠陥状態を形成できる材料は、必要な場所で動的に生成できるキュービットを約束する量子情報システムに大きな影響を与えます。 次の課題は、この効果を再現できる天然原子に基づく実際の材料を見つけるか合成することです。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62072.php