芝加哥大學普利茲克分子工程學院（PME）的研究人員發現了一種新材料MnBi。6特10，可用於創建電子可以移動的量子高速公路。這些電子通道在連接強大、節能的量子計算機的內部組件方面可能很有用。
新材料MnBi可望應用在量子計算
當電子穿過傳統的金屬線時，它們會損失少量的能量（如熱量），並且它們的一些固有特性會發生變化。因此，這些導線不能用於連接量子計算機中以電子的量子特性編碼數據的部分。
在發表在《納米快報》雜誌上的這項新工作中，研究人員詳細介紹了MnBi如何6特10充當「磁性拓撲絕緣體」，在其周邊穿梭電子，同時保持電子的能量和量子特性。
這種材料的發現，有可能打開量子高速公路，讓電子在沒有耗散的情況下移動，這是拓撲量子計算機工程的一個重要里程碑。
量子連接
量子計算機以量子比特存儲數據，量子比特是展示包括疊加在內的量子屬性的基本信息單位。與此同時，研究人員致力於開發連接這些量子比特的設備 - 有時以單個電子的形式 - 他們還需要能夠傳輸存儲在這些量子比特中的信息的新材料。
理論物理學家提出，電子可以通過迫使電子在材料邊緣的一維傳導通道中流動來在拓撲量子比特之間傳輸。以前嘗試這樣做需要極低的溫度，這對於大多數應用來說是不可行的。
種特殊材料有望能在更實際的溫度中工作。
領導這項研究的助理教授楊碩龍和他的小組開始研究MnBi6特10，使用錳將磁化引入由鉍和碲形成的半導體。雖然電子在大多數半導體的內部隨機流動，但MnBi中的磁場6特10迫使所有電子在材料外部形成一條單文件線。
PME研究人員獲得了MnBi6特10這是由毛志強（因）領導的賓夕法尼亞州立大學2D晶體聯盟的合作者製造的。然後，該團隊使用兩種方法的組合 - 角度分辨光發射光譜和透射電子顯微鏡（TEM） - 來研究MnBi中的電子是如何準確的。6特10行為以及電子的運動如何隨磁性狀態而變化。TEM實驗是與賓夕法尼亞州立大學Nasim Alem實驗室合作進行的。
所需的「缺陷」
當他們探測MnBi的6特10特性時，開始時研究團隊遇到了一些難題：一些材料似乎可以很好地用作磁性拓撲絕緣體，而其他部分則不能。
楊進一步解釋道：其中一些具有所需的電子特性，而另一些則沒有，有趣的是，很難分辨它們結構的差異，我們進行X射線衍射等結構測量時，我們看到了同樣的事情，這是一種神秘的現象。
然而，通過他們的TEM實驗，他們發現MnBi的所有碎片6特10這項工作有一些共同點：缺陷是分散在整個材料中的錳缺失。進一步的實驗表明，事實上，這些缺陷是驅動磁性狀態並使電子流動所必需的。
這項工作的一個非常高的價值是，第一次弄清楚了如何調整這些缺陷以實現量子特性。
研究人員現在正在尋求種植MnBi的新方法6特10實驗室中的晶體，以及探索超薄二維版本的材料會發生什麼。
