新的材料组合为量子计算提供了进展

量子计算的未来可能取决于被称为过渡金属二卤族(TMDCs)的半导体材料的进一步发展和理解。这些原子薄的材料在压力、光或温度的作用下，会产生独特而有用的电学、力学和光学特性。

发表于自然通讯,工程师伦斯勒理工学院演示了这种方法当他们制造的TMDC材料堆积在一个特定的几何形状时，粒子之间发生的相互作用使研究人员能够更好地控制设备的特性。具体来说，电子之间的相互作用变得如此强烈，以至于它们形成了一种新的结构，称为相关绝缘态。研究人员说，这是朝着开发未来量子模拟和计算所需的量子发射器迈出的重要一步。

Rensselaer的化学和生物工程助理教授Sufei Shi领导了这项工作，他说:“有一些令人兴奋的事情正在发生。”“当这种相关状态存在时，我们希望在量子计算中使用的一个量子自由度会得到增强。”

施正荣的大部分研究都集中在更好地理解激子的潜能上。激子是电子在光的激发下与空穴(电子的正电荷)结合形成的。Shi和他的团队已经在由二硫化钨(WS2)和二硒化钨(WSe2)层制成的TMDC器件中证明了这一现象。最近，该团队还观察到了层间激子的产生，这是当电子和空穴存在于两个不同的材料层时形成的。施教授说，这种激子的好处是，它的寿命更长，对电场的反应更明显，这使得研究人员有更大的能力来操纵它的性质。

在他们最新的研究中，施和他的团队展示了如何通过以一种特殊的方式堆叠TMDCs，他们可以发展出一个称为moiré超晶格的晶格。想象两张纸叠在一起，每一张都有相同的六边形图案。如果你改变其中一张纸的角度，六边形就不再完全匹配了。新形成的结构类似于moiré超晶格。

史教授说，这种几何结构的好处是，它鼓励电子和层间激子结合在一起，进一步增加了研究人员对激子本身的控制。史教授说，这一发现是开发未来量子模拟和量子计算所需的量子发射器的重要一步。

“它实际上打开了通往新世界的大门。我们已经看到了很多东西，只是从门里瞥一眼，但是我们不知道如果我们打开门进去会发生什么。”“这就是我们想做的，我们想打开门，进去。”

Shi说，他的团队与Rensselaer材料、设备和集成系统中心的合作，使TMDC设备的发展成为可能，需要研究这些原子间的小相互作用。这是推动伦斯勒大学教育和研究的跨学科模式的一个例子。

- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．