德國維爾 茨堡—德累斯頓卓越集群ct-qmat合作團隊在量子研究方面取得突破，他們首次在拓撲絕緣體中探測到激子（電中性準粒子）。這一發現歸功于拓撲絕緣子發 源地維爾茨堡的智能材料設計，為新一代光驅動計算機芯片和量子技術鋪平了道路。研究發表在最近的《自然·通訊》雜志上。
拓撲絕緣 體能實現電流的無損傳導和強大的信息存儲，有望成為未來量子技術新材料的候選。以前使用拓撲絕緣子的概念是基于施加電壓來控制電流，這是從傳統計算機芯片 采用的一種方法。然而，如果某種奇異材料是基于電中性粒子（既不帶正電荷也不帶負電荷），那么電壓就不再起作用。因此，如果要產生這種量子現象，就需要其 他工具，例如光。
研究人員之前使用的材料是鉍烯，鉍烯的重原子使其成為拓撲絕緣體，可沿邊緣無損導電。現在，研究團隊首次在拓撲絕緣體中產生了激子。
量子物理學家拉爾夫·克萊森教授說：“我們第一次在拓撲絕緣體中產生并實驗檢測被稱為激子的準粒子。因此，我們創造了一種新的固態物理工具包，可用光學控制電子。這一原理可能成為一種新型電子元件的基礎。”
激子是一種只有在某些類型的量子物質中才能產生的激發電子態。“我們通過在只有一層原子的薄膜上施加短光脈沖來產生激子。”克萊森解釋說，其不同尋常之處在于，激子在拓撲絕緣體中被激活。這為拓撲絕緣體開辟了一條全新的研究路線。
近10年來，人們一直在研究其他二維半導體中的激子，并將其作為光驅動元件的信息載體。克萊森說：“光和激子之間的相互作用意味著我們可以在這類材料中看到新的現象。例如，這一原理可用來產生量子比特。”
量子比特是量子芯片的計算單位。使用光而不是電壓可使量子芯片的處理速度快得多。因此，最新發現為開發未來的量子技術和微電子領域的新一代光驅動打造設備鋪平了道路。