• <table id="4yyaw"><kbd id="4yyaw"></kbd></table>
  • <td id="4yyaw"></td>
  • 發布時間:2024-09-10 14:40 原文鏈接: 物理所搭建拓撲量子磁體

    拓撲物態具有受保護的拓撲邊界模式,對局域擾動展現出魯棒性,是凝聚態物理和量子信息科學領域的前沿熱點課題之一。人工量子系統憑借其結構的可定制性和參數的可調性,已成為研究拓撲物態的重要實驗平臺。然而,迄今為止,基于人工量子系統的拓撲物態研究集中在無相互作用的系統,而對具有相互作用的多體拓撲物態的量子模擬仍然面臨挑戰。

    近日,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心Q03組特聘研究員楊鍇團隊利用自主設計和搭建的電子自旋共振掃描隧道顯微鏡,實現了幾種人工拓撲量子磁體的原子級精準構筑,并對其多體拓撲物態進行高精度探測。相關研究成果以Construction of topological quantum magnets from atomic spins on surfaces為題,發表在《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)上。這一成果為多體拓撲態的量子模擬提供了固態研究平臺。

    電子自旋共振掃描隧道顯微鏡(ESR-STM)具有原子分辨的成像能力以及幾十個neV的超高能量分辨率,可以在單個原子尺度對自旋系統進行高精度探測與量子相干操控。此前,楊鍇與合作者利用ESR-STM在單原子尺度開展了系列量子探測和量子模擬的工作。

    該團隊利用自主設計搭建的極低溫矢量磁場ESR-STM系統,以單原子精度構筑了具有多體拓撲物態的人工量子磁體,實現了二聚化的自旋1/2反鐵磁海森堡模型的量子模擬。該研究在氧化鎂薄膜表面利用自旋1/2的鈦原子構筑了幾種自旋晶格,如二聚化的一維自旋1/2反鐵磁海森堡鏈以及二聚化的二維自旋1/2反鐵磁海森堡陣列,實現了一階和二階的拓撲量子磁體,并利用ESR-STM在單個原子尺度對自旋晶格的多體拓撲邊界態以及多體拓撲角態進行了高精度探測(能量分辨率優于100 neV)。

    二聚化的自旋1/2反鐵磁海森堡模型被視為Su-Schrieffer-Heeger模型的相互作用多體版本。理論預測,該模型具有多體的拓撲模式,且其拓撲物態可以絕熱連接到自旋1反鐵磁海森堡鏈的Haldane相。對于一個包含偶數個自旋的二聚化自旋1/2反鐵磁海森堡鏈,從自旋鏈一端開始,每兩個自旋可視為一個元胞。當胞內交換相互作用小于胞間時,自旋鏈的兩端會出現受時間反演對稱性保護的拓撲邊界態。實驗中,物理所通過探針操縱技術,構筑了拓撲和拓撲平庸兩種構型的二聚化自旋鏈。對于拓撲構型的自旋鏈,實驗發現在自旋鏈的兩端存在近四重簡并的拓撲邊界態,而對于拓撲平庸的自旋鏈,其基態則為自旋單態。同時,實驗發現,拓撲邊界態相比單個自旋具有更長的量子相干時間,表現出拓撲態的魯棒性。進一步,科研人員構筑了二維的自旋1/2反鐵磁海森堡自旋陣列,并觀測到高階的拓撲角態。

    該工作由物理所和芬蘭阿爾托大學合作完成。研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院與北京市的支持。

    論文鏈接

    相關文章

    告別穿透人體信號實現“沿衣而行”省電且穩定

    長期以來,可穿戴設備的信號都需“穿過”高損耗的人體組織。但人體的水分含量高、結構復雜、運動頻繁,這些因素都會讓電磁信號在人體表面迅速衰減、散射,甚至淹沒在噪聲中。這也是為什么盡管可穿戴設備層出不窮,但......

    我國學者在鐵電拓撲的可控拓撲相變領域取得重要進展

    圖鐵電拓撲的熱致拓撲相變規律及鐵電拓撲的相互切換在國家自然科學基金項目(批準號:12125407、92166104、11934016、12325402、12174347、12474021、U21A20......

    中國學者提出拓撲激發磁卡效應

    近日,由中國科學院大學教授蘇剛和中國科學院理論物理研究所研究員李偉組成的聯合研究團隊,運用先進的有限溫度張量網絡態方法,經大規模計算完整地給出了鐵磁與反鐵磁情形下吉塔耶夫(Kitaev)蜂巢晶格模型的......

    物理所搭建拓撲量子磁體

    拓撲物態具有受保護的拓撲邊界模式,對局域擾動展現出魯棒性,是凝聚態物理和量子信息科學領域的前沿熱點課題之一。人工量子系統憑借其結構的可定制性和參數的可調性,已成為研究拓撲物態的重要實驗平臺。然而,迄今......

    拓撲電子態研究應用前景廣闊

    未來,變革性技術會出現在哪個方向?拓撲電子態及其材料研究,極有可能。拓撲電子態是什么?中國科學院院士、中國科學院物理研究所所長方忠這樣解釋:“它是一大類新的量子物態,其研究對當前物理學的發展產生了深遠......

    拓撲世界“新交規”!我國學者提出新型類腦計算方案

    7日,記者從南京大學獲悉,該校物理學院繆峰教授、梁世軍副教授團隊聯合南京理工大學程斌教授通過構筑特殊堆垛構型的魔角石墨烯器件,觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態的共存,并基于可選擇的準連續鐵電開關,首次提......

    首次解析由非洲豬瘟病毒編碼的全長II型DNA拓撲異構酶的多構象結構

    II型DNA拓撲異構酶是一種普遍存在的酶,在調控雙鏈DNA的拓撲結構中起著關鍵作用,參與了一系列最基本的DNA代謝過程,包括DNA復制、轉錄及重組等,并在原核和真核生物中得到了廣泛的研究——它們被分類......

    中國科學院理化技術研究所等報道發散式合成全苯大環拓撲納米碳

    大環分子在分子納米拓撲學領域中扮演著重要角色。通過化學鍵和機械鍵連接多個大環分子的策略已被證實是構建新穎超分子結構和分子機器的有效途徑。然而,不含雜原子的全苯大環拓撲納米碳需要在克服分子張力的同時精確......

    研究發展出金模板輔助剝離法構筑大面積二維材料及莫爾超晶格

    莫爾超晶格是由兩個或多個單層/少層二維材料以一定的層間轉角堆疊在一起而形成的一類新穎的關聯電子材料體系。莫爾超晶格體系具有強的電子關聯和能帶拓撲特性,展現出一系列衍生現象,如非常規超導、莫爾激子、滑移......

    以色列創新實驗實現量子力學現象可視化

    以色列特拉維夫大學科研人員創造性地設計了一種大型機械系統,可通過耦合擺系統的運動實現特殊“拓撲”材料量子力學現象的可視化。相關研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。該項研究實現了量子力學的三......

  • <table id="4yyaw"><kbd id="4yyaw"></kbd></table>
  • <td id="4yyaw"></td>
  • 调性视频