显然，如果没有人谈论量子计算机，一天不会过去。 这项技术向我们承诺，以“更快，更高，更强”为原则的设备，尽管仍然很难完全描述其所有优点和缺点。 但是，令人难以置信的是，快速的计算和数据传输以及“在罂粟种子中”存储大量数据的前景无疑是有吸引力的。 为了达到这样的期望高度，需要大量的工作，因为新技术是新原理，新设备，当然还有新材料。 现在通常称为经典计算机，计算机使用硅作为基础材料。 量子分子使用什么？ 这将在我们今天正在考虑的研究中进行讨论。 已知物质的这些新特性是什么？为什么要关注它？为什么在量子技术中将其称为“突破”？ 答案隐藏在科学家的报告中。 仍然只有找到它们。 走吧
研究背景和基础拓扑绝缘体的发现
*成为重新研究各种物质的巨大动力，希望找到其中的量子技术有用的特性。 这种材料最早是在80年代描述的，但实际上只有在最近的2007年才能找到。
拓扑绝缘体*（TI） -一种内部为绝缘体且表面传导电流的材料。
这些材料促使科学家们研究
了已经已知的，对于量子计算机绝对有用
的物质的非标准
表面状态* 。
表面状态*是固体表面的电子状态。
拓扑绝缘体的表面状态特征可以有多种起源，例如强
自旋轨道相互作用*或电子相关效应。 无论如何，如果您了解了这些状态的起源，就可以将它们用于实施诸如量子技术之类的大规模，雄心勃勃的项目。
自旋轨道相互作用* -运动粒子与其自身的磁矩之间的相互作用，该相互作用由该粒子的自旋引起。
TI的第一个代表是铋，碲和硫的化合物，被称为四叠氮化物（Bi
2 Te
2 S）。 四叠氮化物的表面状态基于自旋轨道相互作用，并由
t对称*支持。
T对称性*是方程式相对于时间反转的对称性（即，将时间t替换为-t ）。
还值得一提的是狄拉克拓扑半金属，例如Cd
3 As
2和Na
3 Bi。 他们
在布里渊区*的某些离散点发现了
价带*和
导带*之间
的联系。
价带*是固体电子态的能带，充满价电子，并负责人体的导电性。
导带*是没有被电子填充的固体的电子状态的能带。
当来自价带的电子通过禁带进入导带时，它们在电场的作用下开始移动，即 参与传导。
布里渊区*
a）对于简单的立方晶格；
b）-用于六角形网格。
在这些材料中，存在晶体和反型对称性。
一种非常有趣的情况与另一种半金属砷化钽（Weil半金属）有关。 早在1929年，德国人魏尔就以他的名字命名了无质量的两组分粒子的运动方程。 通过这样做，科学家预测了所谓的韦尔费米子的存在。 直到2015年，没人能获得Weyl半金属，因此无法修复他预测的半整数自旋值的粒子。 当X射线和紫外线穿过砷化钽晶体时，科学家能够研究一种不寻常物质的物理性质。 发现了表现为韦尔费米子的晶格激发。
维尔费米子令人惊讶，因为与电子不同，当粒子遇到障碍物时，它们不会受到反向散射。 Weil的粒子只是穿过障碍物或在障碍物周围流动，就好像它们根本不存在一样。
此类材料引起了科学家的强烈兴趣，因为它们具有非凡的性能，可以从根本上改变计算机技术的世界。
如我们所见，以上材料足以用于量子技术。 但是，我们今天的英雄们的目标不仅是找到合适的材料，而且要找到真正理想的材料，同时结合几个重要的特性。
这样的物质是金属
Hf 2 Te 2 P ，其中发现了拓扑铁离子表面态，狄拉克和狄拉克弧的交点。 一瓶非常令人印象深刻的混合物。
实验测量识别以上所有问题的主要方法是角分辨率光电子光谱法。
图片编号1：样品Hf 2 Te 2 P的晶体结构和表征。图
1a显示了Hf
2 Te
2 P的菱面体四方晶的晶体结构。正方形标记了2组最密集的五层
原子堆积* 。 红星表示
反转中心
* 。 紫色点是
Te （碲），绿色点是
Hf （ha），黄色点是
P （磷）。
最密集的原子堆积的例子。反转*是空间的变换，等效于“反射”的数学概念。
曲线图
1b示出了在垂直于在晶体学晶胞的基平面中流动的电流的磁场的影响下，在单个Hf
2 Te
2 P晶体中测得的电阻的温度依赖性。 棕线是0 T的磁场； 橙色线是9 T的磁场。
同样在图
1b上，我们看到了为该研究生长的
* Hf
2 Te
2 P
单晶的图像。
单晶*是具有连续晶格的单晶。
曲线
1c示出了当电流在晶体学晶胞的基面中流动时，Hf
2 Te
2 P单晶中不同温度下磁阻的依赖性。
布里渊体积区域到Hf
2 Te
2 P晶体同一区域的六边形表面上的投影，在其中标记了高度对称的点，如图
1d所示。
最后，图像
1e显示了测量Hf
2 Te
2 P核心水平的结果。在这里您可以看到Te 4d（碲）和Hf 4f（ha）的大峰，这是测试样品高质量的指标。
除了确定
在费米能级*之上和之上
的各种结合能
*时在点Γ（图像
1d ）处的多个
狄拉克锥* （图像
1d ），还发现了狄拉克弧，该狄拉克弧集中在能量脉冲平面中沿GM轴的M点处。
狄拉克·科涅斯*
费米能级* -当添加1个粒子时，系统基态的能量增加； 绝对零温度下基态的最大费米子能。
图2：费米表面和多个费米子态的观察2a组中的图像显示了在不同水平的光子能量（80 eV，90 eV和100 eV）下的费米表面。 编号为1和2的白色虚线表示分散方向。
图像
b到
d显示了沿不同高度对称方向在不同光子能量水平下测得的色散图。 数据是使用
同步加速器辐射源*的实验站在18 K（-255.15°C）的温度下获得的。
同步辐射* -带电粒子沿着相对于磁场弯曲的轨迹以相对论速度运动的电磁辐射。
图片3：狄拉克弧的实验观察。组
3a的图像显示了在各种结合能值（从0到1000 meV，毫电子伏特）下恒定能表面的轮廓。 带有六个花瓣的花朵形式的费米表面清晰可见，这表明即使在狄拉克金属材料中，这种明显的分散也是可能的。 下面，在
3b上 ，恒定能量的轮廓显示为更接近狄拉克弧。
图3c是沿着截面方向在KMK方向上的色散图，对于在约1000meV的结合能级的恒定能表面显示。
进行汇报时，值得注意的是样品中通过计算和实验观察确定的所有铁离子状态。
图片编号4：多个费米子状态。总结正如已经提到的，最重要的观察之一是费米表面呈六瓣花的形式，表明即使在狄拉克金属材料中，这种明显的分散也是可能的。 在较宽的能量范围内（〜2.3 eV）具有线性色散的狄拉克锥也同样重要，它比ZrSiS半金属（〜2 eV）大。
值得注意的是，在已经研究充分的n型Bi
2 Se
3 / Bi
2 Te
3 （
5a ）拓扑绝缘体中，实验发现狄拉克的上下锥面的费米能级比狄拉克点（价带与能带之间的接触点）高得多。电导率）。 在p型材料Sb
2 Te
3的情况下，狄拉克点位于费米能级（
5b ）的上方。 在一些其他材料中，在由非对称对称性（
5c ）保护的一维回路中，体电导率和价带之间存在接触。
所有这三种现象都同时在一种材料Hf
2 Te
2 P（
5d ，
5e ）中发现。 到目前为止，还没有一种材料能像这样。
为了熟悉计算和测量的详细信息，我强烈建议阅读该链接上的研究人员报告。研究人员还为所有来访者提供了访问其工作中的其他材料的途径。结语这样的研究绝不能简单。 至少对于我来说，量子技术通常很难调用光。 但是，由于研究人员发现的已知材料的先前隐藏的特性可以扩展实现量子计算机的可能性范围，因此这项巨大的工作可以取得一百倍的回报。 与一种材料的制造复杂度相比，一种材料中几种有用特性的组合可能是一个优势。 也许如果某人无法找到上述材料的替代品，他可能会成为Rosetta技术的未来之石。 所有这些研究，尽管得到了实验测量和观察的支持，但在很大程度上仍是理论上的。 正如科学家所说，只有使用此类材料的任何设备的实际实施，才能100％保证我们的独特性和难以置信的实用性。 无论如何，您都不要着急。 科学的世界还有很长的路要走，以至于这样的研究在历史上已成为历史，因为过去的发现影响了我们的未来。
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