Deze flexibiliteit zou ervoor kunnen zorgen dat de methode voor een breed scala aan toepassingen kan werken, waardoor het gemakkelijker wordt om nieuwe technologieën te ontwikkelen. In wezen creëerde het team omstandigheden waarin elektronen op nieuwe en controleerbare manieren bewegen. Dat zou bijvoorbeeld kunnen leiden tot de ontwikkeling van supersnelle schakelaars voor kwantumcomputers, die drastisch beter zouden kunnen presteren dan de computers die we vandaag de dag gebruiken.

Naast de onmiddellijke resultaten is dit onderzoek veelbelovend voor toekomstige toepassingen op het gebied van de 'valleytronica', een veld dat gebruik maakt van de kwantumeigenschappen van elektronen die zich in verschillende energievalleien van een materiaal bevinden voor informatieverwerking. In tegenstelling tot traditionele benaderingen die licht vereisen dat is afgestemd op deze energievalleien, is de nieuwe methode beter aanpasbaar en biedt ze een nieuwe richting voor de ontwikkeling van kwantumapparaten.

Het vermogen van de onderzoekers om de kwantumvalleien in hBN te manipuleren zou kunnen leiden tot nieuwe apparaten, zoals ultrasnelle kwantumschakelaars, die niet alleen werken op het binaire getal van nullen en enen, maar ook op het complexere landschap van kwantuminformatie. Dit maakt snellere, efficiëntere manieren mogelijk om informatie te verwerken en op te slaan.

"Het gaat niet alleen om het aan- en uitzetten van een schakelaar", zegt medewerker Matthias F. Kling, directeur R&D-divisie bij LCLS. "Het gaat over het creëren van een schakelaar die in meerdere toestanden tegelijk kan bestaan, waardoor de kracht en het potentieel van onze apparaten enorm wordt vergroot. Het opent een geheel nieuwe manier om de eigenschappen van materialen op kwantumniveau te manipuleren. De potentiële toepassingen zijn enorm, variërend van quantum computing tot nieuwe vormen van quantuminformatieverwerking."

Het onderzoek werpt ook licht op de fundamentele manieren waarop wetenschappers kunnen communiceren met de kwantumwereld en deze kunnen controleren. Voor de betrokken wetenschappers gaat deze reis naar het kwantumrijk niet alleen over de sensatie van ontdekking, maar ook over het verleggen van de grenzen van wat mogelijk is.

"Een van de meest opwindende aspecten is het enorme potentieel van onze bevindingen", zei Biswas. "We staan ​​aan de vooravond van een nieuw technologietijdperk en we beginnen nog maar net te onderzoeken wat mogelijk is als we de kracht van kwantummaterialen benutten."

Het team bestond ook uit onderzoekers van het Max Planck Institute of Quantum Optics, Garching; Ludwig-Maximilians-Universitat München in Duitsland; en Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid in Spanje.

Meer informatie: Sambit Mitra et al, Lichtgolfgestuurd Haldane-model in monolaag hexagonaal boornitride, Natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07244-z

Journaalinformatie: Natuur

Geleverd door SLAC National Accelerator Laboratory