拓扑量子器件的突破性进展

1月18日，德累斯顿和维尔茨堡的量子物理学家们取得了显著的科技突破。他们研发出一种半导体器件，其卓越的鲁棒性和敏感度得益于一种量子现象——拓扑保护作用，能够免受外部干扰，实现前所未有的精准测量功能。

这项成就来源于他们对铝镓砷（AlGaAs）材料接触点精巧的布局方式，极大地提升了量子模块在拓扑物理学中的应用潜力，使这些材料成为半导体产业关注的焦点。这一结果已在《Nature Physics》杂志上发表，标志着重大里程碑。

 

半导体器件的拓扑现象

 

半导体器件是一种控制现代电子设备中电子流动的微小开关元件。它们广泛应用于诸如手机、笔记本电脑、汽车传感器以及最先进的医疗设备等高科技产品中。然而，材料杂质或温度变化都可能扰动电子流动，导致器件不稳定。

 

但现在，维尔茨堡-德累斯顿量子物质复杂性与拓扑特性卓越联盟（ct.qmat）的理论与实验物理学家共同开发了一种基于铝镓砷（AlGaAs）的半导体器件。该器件中原本易受干扰的电流流动，现在被一个拓扑量子现象所保护。

 

德累斯顿固态与材料研究所的理论固态物理学教授、IFW机构主任以及ct.qmat主要研究员Jeroen van den Brink教授解释说：“得益于拓扑皮肤效应，量子半导体上不同接触点之间的电流不受杂质或其他外部扰动影响。这使得拓扑器件对半导体产业的吸引力日益增强。它们可以消除目前电子制造成本居高不下的一个主要因素——对材料极高纯度的需求。”

 

以其出色鲁棒性著称的拓扑量子材料，非常适用于功率密集型应用场景。“我们的量子半导体既稳定又精确——这是一种罕见的组合。这使我们的拓扑器件成为传感器工程新领域令人激动的选择。”