科学家已经制造出了一种可以证明量子反常霍尔效应的新设备，该设备中微小的离散电压阶跃是由外部磁场产生。这项工作可能会使极低功率的电子设备以及未来的量子计算机成为可能。

如果你拿一根通有电的普通电线，你可以通过施加一个外部磁场来产生一个垂直于电流流动方向的新电压。这种所谓的霍尔效应已被用来作为简易磁传感器的一部分，但它的灵敏度可能很低。

霍尔效应有一个相应的量子版本，被称为量子反常霍尔效应。这让科学家可以利用量子反常霍尔效应来构建新的高导电线甚至量子计算机。然而，导致出现这种现象的物理学原理仍然不完全清楚。

现在，由日本筑波大学材料科学研究所领导的一组研究人员使用了一种拓扑绝缘体材料，这种材料的电流是在表面流动，但不通过主体。筑波大学的研究人员使用这种材料制造了能诱导出量子反常霍尔效应的设备。

通过使用铁磁材料铁作为设备的顶层，磁邻近效应可以产生磁有序结构，而且不会引入由掺杂磁性杂质而引起的无序。Kuroda Shinji教授说：“由量子反常霍尔效应产生的电流可以沿着层的界面传播且不会耗散，这可能能用于新型节能设备。”

为了制造该设备，科学家利用分子束外延法在模板上生长了一层单晶异质结构薄膜，该薄膜是由一层铁层覆盖在碲化锡上。研究人员使用具有磁矩但不带电荷的中子测量了材料表面的磁化强度。

他们发现铁磁有序结构从与铁的界面渗透到碲化锡层中大约两纳米处，甚至在室温情况下也可以存在。Kuroda Shinji教授说：“我们的研究为实现下一代自旋电子学设备和量子计算设备指明了方向。”

这些应用可能需要有能表现出量子反常霍尔效应的层，这项研究表明这是可能的并且可以很容易地产生。筑波大学的这项研究已发表在近期的《物理化学快报》杂志上。（编译:Qtech）