匹兹堡大学 由铝酸镧和钛酸锶制成的蛇形纳米线示意图
电子行进时的左右运动赋予了它们可以用来制造量子器件的额外特性
信用:杰里米·利维 由物理和天文学系教授领导的一个研究小组为电子创造了一条蜿蜒的路径，赋予它们可能在未来量子设备中有用的新特性
凝聚态物理的杰出教授杰里米·利维和研究教授帕特里克·欧文是11月25日发表在《科学进展》杂志上的论文“基于镧/锶的1D蛇形电子波导中的工程自旋轨道相互作用”的合著者
“我们已经知道如何通过由这些氧化物材料制成的一维纳米线发射电子，”利维解释道
“这里不同的是，我们改变了电子的环境，迫使它们在行进时左右摆动
这种运动改变了电子的性质，产生了新的行为
" 这项工作由一位最近的博士领导
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收件人，Dr
梅根·布里吉曼，他的论文致力于一维“量子模拟”平台的开发
布里吉曼也是今年早些时候发表在《科学》杂志上的一项相关工作的主要作者，在这项工作中，发现了一个新的电子相位家族，其中电子一次以2、3或更多的包的形式传播
当电子被迫沿着一条直线存在时(即
e
一维)
例如，众所周知，电子的自旋和电荷分量可以分开，以不同的速度通过1D线
这些奇异的效应令人着迷，对量子计算机等先进量子技术的发展也很重要
沿着直线的运动只是使用这种量子模拟方法可以创造的众多可能性之一
这份出版物探讨了当电子沿着直线运动时，让它们并排编织的后果
最近一项关于拓扑保护量子计算的提议利用了所谓的“马约纳费米子”，当某些成分存在时，粒子可以存在于1D量子线中
事实证明，LaAlO3/SrTiO3系统具有大部分但不是全部所需的相互作用
缺失的是一个足够强的“自旋轨道相互作用”，它可以为马略拉纳费米子创造条件
利维这项最新工作的主要发现之一是，自旋轨道相互作用实际上可以通过电子被迫进行的蛇形运动来实现
除了识别新的工程自旋轨道耦合，蛇形路径的周期性重复为电子相互作用创造了新的方式
实验结果表明，分数电导的存在偏离了单电子的预期
这些障碍跑道是使用类似于蚀刻素描玩具的纳米级素描技术创建的，但其点的大小比面积小一万亿倍
这些路径可以被一遍又一遍地绘制和擦除，每次都为电子创建一种新的路径
这种方法可以被认为是创造具有可重编程性质的量子材料的一种方法
材料科学家以类似的方式合成材料，从元素周期表中抽取原子，迫使它们排列成周期阵列
这里的晶格是人造的——一个之字形的运动发生在十纳米的空间，而不是亚纳米的原子距离
利维也是匹兹堡量子研究所的主任，他说这项工作有助于第二次量子革命的主要目标之一，即探索、理解和利用量子物质的全部性质
一个更好的理解，以及模拟各种量子材料行为的能力，将会产生广泛的后果
“这项研究属于匹兹堡的一项更大的努力，旨在开发与第二次量子革命相关的新科学和技术，”他说
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