爱因斯坦广义相对论告诉我们,大质量物体能扭曲时空结构,导致光线沿着弯曲路径移动,现在科学家在微观世界发现惊人相似性:一块芯片材料内存在“隐藏几何结构”改变电子所走路径,类似重力弯曲光。

传统物理学想改变电子在芯片上的行进方向,通常需额外施加电场或磁场,然而日内瓦大学、萨列诺大学与意大利CNR-SPIN研究所团队,近日发现量子材料一种理论预测的隐藏几何形状能改变电子所走路径,当电子在材料中移动,“路面”并非平坦,而是像被重力扭曲的时空一样弯曲,因此电子行进会自然沿弯曲轨迹移动。

过去一个世纪,研究材料内原子、电子、光子的行为促成晶体管发明,最终发展到现代计算机,

现在科学家持续挑战量子效应,将某些特殊量子材料内大量粒子视为整体考量,会产生称为量子度量(Quantum metric)的几何结构,似乎能影响电子在材料移动方式。

团队成功于钛酸锶、铝酸镧2种氧化物界面处检测到量子度量,观察到这种现象可以更精确表征材料光学、电子和传输特性。

研究人员表示,这项发现为探索各种材料的量子几何开辟新途径,未来应用前景包括:太赫兹频率电子组件、设计新的超导,在不依赖额外强大磁场前提下,以“几何工程”精细控制电子行为,为下一代低能耗电子与量子科技铺路。

新论文发表在《科学》(Science)期刊。

(首图仅为示意图,来源:AI生成)