芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）的研究人员发现了一种新材料MnBi。6特10，可用于创建电子可以移动的量子高速公路。这些电子通道在连接强大、节能的量子计算机的内部组件方面可能很有用。
新材料MnBi可望应用在量子计算
当电子穿过传统的金属线时，它们会损失少量的能量（如热量），并且它们的一些固有特性会发生变化。因此，这些导线不能用于连接量子计算机中以电子的量子特性编码数据的部分。
在发表在《纳米快报》杂志上的这项新工作中，研究人员详细介绍了MnBi如何6特10充当“磁性拓扑绝缘体”，在其周边穿梭电子，同时保持电子的能量和量子特性。
这种材料的发现，有可能打开量子高速公路，让电子在没有耗散的情况下移动，这是拓扑量子计算机工程的一个重要里程碑。
量子连接
量子计算机以量子比特存储数据，量子比特是展示包括叠加在内的量子属性的基本信息单位。与此同时，研究人员致力于开发连接这些量子比特的设备 - 有时以单个电子的形式 - 他们还需要能够传输存储在这些量子比特中的信息的新材料。
理论物理学家提出，电子可以通过迫使电子在材料边缘的一维传导通道中流动来在拓扑量子比特之间传输。以前尝试这样做需要极低的温度，这对于大多数应用来说是不可行的。
种特殊材料有望能在更实际的温度中工作。
领导这项研究的助理教授杨硕龙和他的小组开始研究MnBi6特10，使用锰将磁化引入由铋和碲形成的半导体。虽然电子在大多数半导体的内部随机流动，但MnBi中的磁场6特10迫使所有电子在材料外部形成一条单文件线。
PME研究人员获得了MnBi6特10这是由毛志强（因）领导的宾夕法尼亚州立大学2D晶体联盟的合作者制造的。然后，该团队使用两种方法的组合 - 角度分辨光发射光谱和透射电子显微镜（TEM） - 来研究MnBi中的电子是如何准确的。6特10行为以及电子的运动如何随磁性状态而变化。TEM实验是与宾夕法尼亚州立大学Nasim Alem实验室合作进行的。
所需的“缺陷”
当他们探测MnBi的6特10特性时，开始时研究团队遇到了一些难题：一些材料似乎可以很好地用作磁性拓扑绝缘体，而其他部分则不能。
杨进一步解释道：其中一些具有所需的电子特性，而另一些则没有，有趣的是，很难分辨它们结构的差异，我们进行X射线衍射等结构测量时，我们看到了同样的事情，这是一种神秘的现象。
然而，通过他们的TEM实验，他们发现MnBi的所有碎片6特10这项工作有一些共同点：缺陷是分散在整个材料中的锰缺失。进一步的实验表明，事实上，这些缺陷是驱动磁性状态并使电子流动所必需的。
这项工作的一个非常高的价值是，第一次弄清楚了如何调整这些缺陷以实现量子特性。
研究人员现在正在寻求种植MnBi的新方法6特10实验室中的晶体，以及探索超薄二维版本的材料会发生什么。
