Za ostatnimi postępami w tym zakresie stoją przedstawiciele kilku różnych instytucji badawczych, którzy o szczegółach swoich eksperymentów piszą w Nature Communications. Kluczowym aspektem tych badań było wykorzystanie inżynierii odkształceń do przekształcenia materiału zwanego pentatellurkiem hafnu w silną fazę izolatora topologicznego.
Czytaj też: Pył z warkocza komety Wild2 zaskakuje. Od dwóch dekad badają miligram fascynującej materii
Dzięki temu wzrósł jego masowy opór elektryczny (choć obniżył się na powierzchni), dzięki czemu można mówić o niezbędnych postępach pozwalających na odblokowanie potencjału kwantowego tego materiału. Dotychczasowe dokonania będą zdaniem autorów bardzo ważne w kontekście rozwoju kwantowych urządzeń optoelektronicznych, detektorów ciemnej materii i instrumentów pokroju komputerów kwantowych. Jak dodają, zastosowana przez nich metodologia jest kompatybilna z eksperymentami na innych materiałach kwantowych.
Wstęp do tych potencjalnie rewolucyjnych eksperymentów zrobili inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine. To właśnie oni wyhodowali kryształy pentatellurku hafnu, a następnie zastosowali względem tego materiału siłę mechaniczną. Wszystko to w skrajnie niskich temperaturach, bliskich wartości zera absolutnego, czyli najniższej występującej w całym wszechświecie.
Topologiczny potencjał kwantowy badanego materiału sprawia, że może on być stosowany na wiele różnych sposobów, zarówno w badaniach teoretycznych, jak i projektowaniu urządzeń
Później badania przeniesiono do Los Alamos National Laboratory, gdzie próbki zostały poddane spektroskopii optycznej. Wszystko po to, aby zobrazować je na poziomie submikronowym. Na tym szczegółowe analizy się nie skończyły, gdyż przyszła jeszcze pora na spektroskopię fotoemisyjną z rozdzielczością kątową na Uniwersytecie Tennessee. Jak się okazało, przeprowadzone działania zmieniły badany materiał ze słabego izolatora topologicznego w silny.
W praktyce oznaczało to, iż rezystywność elektryczna pentatellurku hafnu wzrosła o ponad trzy rzędy wielkości. Pod pojęciem tej rezystywności kryje się odporność na przepuszczanie prądu elektrycznego. Jako całość, właściwości objętego eksperymentami materiału powinny sprawić, że dobrze sprawdzi się on w projektowaniu urządzeń kwantowych. Poza tym, zastosowane zabiegi powinny przynieść oczekiwane rezultaty także w odniesieniu do innych materiałów, szczególnie tych charakteryzujących się silnym wiązaniem w płaszczyźnie i słabym wiązaniem poza płaszczyzną między atomami lub cząsteczkami.
Właściwość topologiczna zidentyfikowana w toku ostatnich badań powinna również zapewnić szereg innych korzyści. Mówi się chociażby o wykorzystaniu jej na potrzeby poznawania zjawisk związanych z anomaliami kwantowymi przejawiającymi się zagadkowym łamaniem symetrii w fizyce. Praktycznych zastosowań powinno więc być co najmniej kilka.
