1月18日，德累斯頓和維爾茨堡的量子物理學家們取得了顯著的科技突破。他們研發(fā)出一種半導體器件，其卓越的魯棒性和敏感度得益于一種量子現(xiàn)象——拓撲保護作用，能夠免受外部干擾，實現(xiàn)前所未有的精準測量功能。

這項成就來源于他們對鋁鎵砷（AlGaAs）材料接觸點精巧的布局方式，極大地提升了量子模塊在拓撲物理學中的應用潛力，使這些材料成為半導體產業(yè)關注的焦點。這一結果已在《Nature Physics》雜志上發(fā)表，標志著重大里程碑。

半導體器件的拓撲現(xiàn)象

半導體器件是一種控制現(xiàn)代電子設備中電子流動的微小開關元件。它們廣泛應用于諸如手機、筆記本電腦、汽車傳感器以及最先進的醫(yī)療設備等高科技產品中。然而，材料雜質或溫度變化都可能擾動電子流動，導致器件不穩(wěn)定。

但現(xiàn)在，維爾茨堡-德累斯頓量子物質復雜性與拓撲特性卓越聯(lián)盟（ct.qmat）的理論與實驗物理學家共同開發(fā)了一種基于鋁鎵砷（AlGaAs）的半導體器件。該器件中原本易受干擾的電流流動，現(xiàn)在被一個拓撲量子現(xiàn)象所保護。

德累斯頓固態(tài)與材料研究所的理論固態(tài)物理學教授、IFW機構主任以及ct.qmat主要研究員Jeroen van den Brink教授解釋說：“得益于拓撲皮膚效應，量子半導體上不同接觸點之間的電流不受雜質或其他外部擾動影響。這使得拓撲器件對半導體產業(yè)的吸引力日益增強。它們可以消除目前電子制造成本居高不下的一個主要因素——對材料極高純度的需求。”

以其出色魯棒性著稱的拓撲量子材料，非常適用于功率密集型應用場景。“我們的量子半導體既穩(wěn)定又精確——這是一種罕見的組合。這使我們的拓撲器件成為傳感器工程新領域令人激動的選擇。”