量子反常霍尔效应(Quantum Anomalous Hall Effect,简称QAHE)是指在磁场下,带有奇异磁临界效应的量子体在轴向磁场的存在下,量子体的态可以由霍尔效应产生改变的现象。它的诞生主要是由于量子体的特殊性使得它可以依靠量子反常霍尔效应,以磁场作为控制精度大大提高的条件下,提供了新的途径来改变二维量子体的态,使它可被利用在大范围应用中,被广泛用于信息处理。
一、提出背景
量子反常霍尔效应是由于在量子体如组合反常器件(complex antiferromagnetic device)、量子极化玻璃(Quantum Para Glacial)材料中存在无电荷及无质量粒子运动的量子提升和颗粒子之间的交换作用以及在高磁场下的磁性状态的边界改变的结果而产生的,这种量子态也称之为奇异磁临界效应(SCE)。在理论上, 随着热度减少,该物质可产生磁化,并可在不同尺度上导致量子化,这种量子状态被认为是内基本状态各种复杂状态的物理实现。一般而言,这种量子分离可以提供一种无需有源器件,也不受热效应影响的高精准度电子器件材料及元件,从而有效解决普通电子器件中受到大量热效应影响的问题。量子反常霍尔效应就形成了。
二、基本原理
在量子反常霍尔效应中,量子体材料中的电子通过量子体的奇异磁临界效应(SCE),可引起大量无电荷及无质量粒子的运动,这种现象称为量子提升。在这种量子提升的条件下,考虑到磁场方向,原本平行的电流就会出现前后相位的变化,两条流的的相位提升越多,交叠的电流也就越多,从而导致电流在磁场方向上均匀变化,因此形成了量子反常霍尔效应,也就是量子体的传输特性在量子体的内部(角度)方向上缺失,在磁场下受到强烈的影响,电流成环循环。
量子反常霍尔效应的特点在于可实现更大量程的调控,受控准确性也更高,这主要是因为量子反常极化玻璃材料(QPG)材料的特点,它能够在强磁场作用下,使磁场控制体可以受到数量级上的影响。
三、量子反常霍尔效应的应用价值
从量子反常霍尔效应的应用来看,既能够实现转化效率极高,噪音及耗损一般,实现了量子电子器件可达器件。目前,量子反常霍尔效应已经用于计算传感器、量子加速传感器和量子节能传感器等相关设备,以及多媒体传输、卫星通信、宽带拉近、数字地震、自动控制系统等信息处理器件,其用途既能够应用在电气技术中,又能够应用在计算机技术中。
量子反常霍尔效应的原理及应用还在持续开展之中,随着量子力学材料的进一步深入研究,瑞士联邦理工学院研究团队将本研究的原理及应用结果进
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来源:互联网 / 发布时间:2023-12-24 13:48:05