Nature：在量子系统中的耗散的纳米尺度热成像

【引言】

从通过化学反应的生物作用到高效节能计算这一系列的学科纳米尺度下的能量耗散计算对广大的科研工作者来说具有着极大的吸引力。在量子体系中研究耗散机制极为重要因为量子耗散拆除信息。为了保持量子状态，耗散一定是极其微弱的并且难以测量。

【研究成果】

近日，以色列威兹曼科学研究所凝聚态物理系D. Halbertal教授、 E. Zeldov教授（共同通讯作者）领导的科研团队认为，在石墨烯空间局部耗散边缘强调了超导量子干涉尖端器件发现微观尺度下耗散起始点的重要性。另外在量子自旋以及反常量子霍尔系统中的外尔半金属拓扑保护表面状态，边缘态也吸引了科研人员的兴趣。通过选择恰当的超导材料，可以使得测量量子体系下的温度范围得到扩大。除此之外，高磁场以及多功能磁性感应的能力以及扫描门测温为纳米尺度下测量错综复杂的热电和热磁现象提供了新的方法思路。

【图文导读】

图1：超导量子干涉尖端器件特点和性能

（a）不同的热成像技术的敏感性和超导量子干涉尖端器件空间分辨率的比较；

（b）46纳米有效直径的Pt超导量子干涉尖端器件扫描电镜图像；

（c）在4.2 K 至 7.2 K下超导量子干涉尖端器件的电器特性；

（d）简化有效的热力循环示意图；

（e）在13.1 kHz下，超导量子干涉尖端器件测得的温度Tac。

图2：单壁碳纳米管的热成像和扫描门的温度测量量子点

（a，b）在12nA以及3nA下的碳纳米管的热成像；

（c）由于单量子点的单电子放电所导致的Tac在耗散中的不同，从而导致的戒指状结构；

（d，e）在a与b中的放大扫描门温度测量图像；

（f）图e中的图像的补充。

图3：在石墨烯边缘的局部共振状态的扫描门的温度测量耗散

（a）氮化硼/石墨烯/氮化硼结构的光学图片；

（b）图a矩形框中的扫描门温度测量图像。

文献链接：Nanoscale thermal imaging of dissipation in quantum systems（Nature，2016，DOI:10.1038/ nature19843）

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