Истражувачи од Универзитетот Пен Стејт и Универзитетот Сент Луис демонстрираа дека специјализиран квантен материјал може природно да послужи како платформа за проучување на таканаречената не-Хермитска динамика, област од современата физика што опишува појави кои не се вклопуваат во класичните модели на однесување на електронските системи.
Станува збор за магнетен тополошки изолатор, познат и како квантен аномален Хол-изолатор. Во ваков материјал внатрешноста не спроведува електрична струја, додека струјата тече по работ во една насока преку т.н. хирални рабни канали. Токму ова еднонасочно движење им овозможило на научниците да создадат електронска мрежа во која врските зависат од насоката, наместо да бидат симетрични како кај вообичаените електронски кола.
Во класичните системи, одговорот меѓу две точки најчесто е реципрочен: ако постои врска во една насока, постои и еквивалентна врска во обратната. Но кај не-реципрочните системи тоа правило не мора да важи. Тогаш електричните сигнали и квантните состојби можат да се групираат или натрупуваат на начин што не се јавува во стандардните материјали. Еден од најинтересните ефекти во оваа категорија е не-Хермитскиот „skin effect“, при кој состојбите не се распоредуваат рамномерно, туку се концентрираат кон одреден раб на системот.
За експериментите биле користени тенки слоеви од бизмут-антимон телурид, материјал кој бил магнетно допиран за да се добие потребната квантна состојба. Важна предност на овој пристап е тоа што, откако материјалот ќе се магнетизира, рабните состојби можат да се испитуваат без дополнително надворешно магнетно поле. Тоа ја прави платформата попрактична за истражување на квантни електронски појави.
Тимот изработил прстенести уреди со повеќе електрични контакти по нивниот обем и преку мерења реконструирал мрежа на спроводливост, односно карта за тоа како струјата се движи низ системот. Овие резултати биле споредени со моделот Хатано-Нелсон, теориски пристап што често се користи за препознавање не-Хермитско однесување. Според авторите, мерењата покажале јасни потписи дека хиралниот рабен канал во ваквиот систем навистина следи однесување блиско до тој модел.
Научниците дополнително покажале дека однесувањето на системот може да се прилагодува со промена на напонот на гејтот, што отвора можност за попрецизно испитување на врската меѓу спроводливоста и не-Хермитската динамика. Долгорочно, ваквата комбинација на тополошки квантни материјали и не-Хермитска физика би можела да доведе до нови типови сензори со исклучително висока чувствителност на електрични, магнетни и други надворешни влијанија.
Резултатите се објавени во списанието Science Advances, а истражувачите сметаат дека следниот чекор е да се покаже конкретна практична примена на оваа технолошки скалабилна платформа.
