數據如何以如此令人難以置信的速度或電流移動而不浪費能源？回答這些問題促使科學家和技術公司關注量子材料。其行為在最小水平上受物理學控制。創造這些先進材料取決於了解原子和電子的行為方式。這是一個仍然存在許多謎團的領域。
現在，日內瓦大學 (UNIGE) 的研究人員與薩萊諾大學和 CNR-SPIN 研究所（意大利）的同事合作，取得了重大突破。他們在量子材料中發現了前所未見的幾何特徵，這些特徵改變了電子的運動。就像重力使光彎曲一樣，研究結果發表在 科學指出下一代量子電子學的新可能性
為什麼量子材料很重要？
現代技術依賴於極其高效的材料。其中許多源於量子物理學。該領域專注於微觀層面的物質。在過去的一個世紀裡，對原子、電子和光子的研究導致了晶體管的發明和當今計算機的基礎。
即使在今天，科學家們仍在繼續發現違背公認理論的量子效應。最近的研究表明，當許多粒子在某些材料內相互作用時，就會出現一種內部幾何形狀。這種結構可以改變電子運動的方向。這與愛因斯坦解釋光彎曲的引力理論非常相似。
從數學概念到可測量的現實
這種內部結構稱為量子張量。描述電子穿過的量子空間的曲率。並影響材料的許多微觀特性。儘管它很重要，但用實驗證明它的存在卻非常困難。
“量子張量的概念可以追溯到大約 20 年前，但很長一段時間它被認為是純粹的理論構造。近年來，科學家們開始探索它對物質性質的切實影響。”UNGE理學院量子物理係正教授兼主任 Andrea Caviglia 解釋道。
檢測量子材料中隱藏的幾何形狀
在這項新研究中，由 UNIGE 與薩勒諾大學物理學副教授 Carmine Ortix 領導的研究小組在兩種氧化物材料之間的邊界處檢測到了量子測量。鈦酸鍶和鋁酸鑭眾所周知，該界面是研究量子行為的強大平台。
UNIGE 理學院量子物理系聯合研究員、該研究的主要作者 Giacomo Sala 解釋道：“通過觀察電子軌跡在量子張量和施加於固體的強磁場的綜合影響下如何扭曲，可以揭示它的存在。”
對未來技術的影響
能夠觀察到這種效應使科學家能夠測量其光學特性。電子和更準確的材料運輸。該團隊還發現量子測量是許多材料的基本特徵。而不是像之前認為的那樣是罕見的例外。
“這些發現為探索和控制各種材料中的量子幾何開闢了新途徑。它對未來在太赫茲頻率（萬億赫茲）下運行的電子設備以及超導體與光之間的相互作用具有重要意義，”Andrea Caviglia 總結道。
