物理学家创造了一种新的超薄双层材料，它具有通常是稀土化合物才有的量子特性。这种相对容易制造且不含稀土金属的材料可以为量子计算提供一个新平台，并能推进对非常规超导性和量子临界性的研究。

研究人员表明，那些看似普通的材料可以出现一种全新的物质量子态。这一发现归因于他们用这些材料创造了一种量子自旋液体，他们可以用它来研究规范理论等新兴量子现象。他们的研究涉及制造单层原子级薄的二硫化钽，但该制造过程还会产生由两层二硫化钽组成的岛。

当研究小组检查这些岛时，他们发现两层之间的相互作用引发了一种被称为近藤效应的现象，导致物质形成有宏观纠缠态的重费米子系统。

近藤效应描述了磁性杂质和电子之间的相互作用，会导致材料的电阻随温度变化。它导致电子表现得好像它们具有更大的质量，导致了这种化合物被称为重费米子材料。这种现象是含有稀土元素的材料的特有标志。

重费米子材料在包括量子材料研究在内的几个前沿物理学领域中都很重要。Peter Liljeroth教授说：“研究复杂的量子材料受到天然化合物特性的阻碍。我们的目标是生产人工设计的材料，这些材料可以很容易地在外部进行调整和控制，以扩大可以在实验室中实现的奇异现象范围。”

例如，重费米子材料可以充当拓扑超导体，这可能有助于构建对环境噪声和干扰更鲁棒的量子比特，从而降低量子计算机的错误率。Liljeroth小组的博士生、该论文的第一作者Viliam Vaňo解释说：“在现实生活中创造出这个可以从重费米子材料系统中受益，该系统可以很容易地整合到电子设备中并在外部进行调整。”

尽管这种新材料中两层都是硫化钽，但它们的特性存在细微但重要的差异。有一层表现得像金属能传导电子，而另一层则发生结构变化，会导致电子定位在规则的晶格中。两者的结合导致了重费米子物理的出现，而这两个层在单独的情形下都没有表现出来这种特性。

这种新的重费米子材料还为探测量子临界性提供了强大的工具。Jose Lado教授解释说：“当材料开始从一个集体量子态转变到另一个量子态时，例如从一个普通磁铁转变到一个纠缠的重费米子材料时，它就会达到一个量子临界点。在这些状态间，整个系统是至关重要的，能对最轻微的变化做出强烈反应，并为设计出更奇特的量子材料提供了一个理想的平台。”

Liljeroth说：“在未来，我们将探索这种系统中的每个薄层如何相对于另一个片层的自旋做出反应，并尝试修改层之间的耦合以将材料调整为量子临界行为。”（编译:Qtech）