拓扑超导体量子技术的突破

“具有超电流流动的拓扑超导体的Lifshitz跃迁和Weyl半金属”是7月15日发表在美国物理学会著名杂志《物理评论研究》上的文章标题，该学会自1899年以来通过国际合作、共享和传播项目来促进物理学的进步。

这篇文章的作者是理工大学的三位物理学家：DISAT应用科学与技术系纳米物理和量子系统研究小组的Fabrizio Dolcini教授、Francesco Buccheri研究员和Fabian Medina Cuy研究员

他们的研究对象是拓扑超导体，这种材料在科学研究领域引起了极大的兴趣，因为如果人工发现或实现，它们可能会导致科学和量子技术的真正转折点。事实上，这些材料将显著降低纳米器件中的能量耗散，同时可用于以受保护的形式对量子信息进行编码。尽管有许多理论建议和令人鼓舞的实验结果，但还没有研究小组发现这些材料存在的压倒性证据

Politecnico研究小组的文章现在提出了一种观察拓扑超导体物理的新方法他们的研究背后的想法是，流过拓扑超导体的电流由一个参数来表征，即电子对的总运动量，这可以被解释为来自一个额外的虚拟空间维度。这意味着，例如，电流穿过的薄一维超导线可以被解释为二维半金属，类似于薄圆柱体在片材上展开时的情况

这一结果可能为使用Weyl半金属研究和观察拓扑超导体的物理学铺平道路，即已经制成的导电材料，在electronics和超快方面具有巨大潜力。

特别是，作者表明，不同类型的Weyl半金属对应于拓扑超导体的不同电子相（带隙和无间隙）。此外，拓扑超导体的奇异Majorana准粒子保证了量子信息协议的保护，被发现与表征Weyl半金属的表面电子态一一对应。

作者提出的这一创新方法还包括预测拓扑超导体可以维持的最大电流，从而为实验提供新的指导方针

“拓扑超导体及其马约拉纳准粒子的研究代表了量子物理学世界的一种‘圣杯’。–老师Fabrizio Dolcini–我们的研究是一年紧张工作的结果，现在表明它们与Weyl的半金属之间存在密切联系，Weyl是最近发现的材料。这代表了量子物理和拓扑材料之间的跨学科桥梁，我们知道拓扑材料在量子技术方面具有巨大的潜力。”