2020年10月29日
发明了15000多年前，结代表了人类历史曙光最早的技术突破之一，即踢出后续崛起的人类文明。即使在今天，我们仍然依靠我们日常生活中的结。
例如，鞋带结在我们几代人的脚上一直扮演着重要的角色。虽然绳结是古代的发明，但绳结的科学和数学意义直到大约200年前才被发现。著名的数学家，如卡尔·弗雷德里希·高斯和彼得·格思里·泰特，开发了构建不同结的一般方法，以及根据其数学行为支配结分类的数学规则。今天，结理论已经成为许多领域的核心支柱之一，包括计算机科学、分子生物学、蛋白质折叠、DNA工程和药物发现。欧洲杯线上买球
有趣的是，特殊类型的金属的电子性质，称为节点结半型，也可以表现出数学上模拟结的复杂行为。这些特殊的结被称为动量空间结，当若干电子条带被交织在一起并且缠结在一起时出现。简单地说，电子频带的概念提供了一种强大的物理图片，这对于描述固体的电子性质特别有用。势头空间是托管这种电子乐队的“景观”。
例如，电绝缘的固体通常具有通过空空隙分离良好分离的带的袋 - 动量空间中的这些空隙用作禁止电流的“无人区域”，从而使这种材料变得具有电绝缘性的材料。另一方面，金属中相对较大的电子带和不存在空隙允许电力更加毫不费力地使它们更加毫不费力地流化。
与普通金属相比，节结半金属特别不寻常的是，电子带在动量空间中相互缠绕和纠缠，形成了节结结构。这在数学上相当于我们在日常生活中遇到的结。
虽然已经预测了淋巴结金属以几个晶体存在，但是合成这些异种晶体并探测微妙的动量空间结仍然是一个强大的任务。为了解决这些困难，来自新加坡和德国的物理学家于2018年提出了一类新的设计师电气系统，这完全基于电路板。这种设计者电路被称为顶端电路，可以使用诸如电阻器，电容器，电感器和运算放大器的无处不在的电气部件来模拟结晶固体材料的复杂物理行为。欧洲杯足球竞彩利用巨大的设计灵活性，顶端电路已广泛用于说明近年来异国情调的物理现象。
在报告自然通讯来自新加坡(新加坡国立大学和新加坡科技与设计大学)、德国(Würzburg大学)和中国(中山大学)的物理学家在利用拓扑电路合成和测量动量空间节点方面取得了突破。
“在发现物质的奇异相方面，研究界已经取得了很大的进展。十多年前，第一个拓扑绝缘体被合成，标志着第一次在真实材料中检测到强大的拓扑保护现象。今天，我们不仅设计了一个基于打结结构的复杂拓扑系统，还用低成本、无处不在的电子元件实现了它。”新加坡国立大学助理教授李庆华博士说。李庆华博士领导了这个国际研究小组，率先使用拓扑电路来研究基础物理现象。
动量空间结的一个相当不寻常的方面是在结结金属的边界上存在一个确凿的电子信号，通常被称为“鼓面状态”。然而，测量固体材料的鼓面状态是非常具有挑战性的，通常需要最先进的仪器，欧洲杯足球竞彩如高能同步加速器x射线和超高真空环境。相比之下，在拓扑电路中探测鼓面状态只需要简单的电测量，在大多数实验室中都能很容易地进行。
“拓扑效应需要非常精确的电感/电容组件值。为了克服这一困难，我们使用机器学习来寻找电路设计的变化，这些变化显示了相同的拓扑现象，但可以使用不太精确的制造部件。来自新加坡科技与设计大学的研究小组成员Amanda Sustrino说。
通过机器学习算法辅助，该团队设计了在以“甜点”运行的顶端电路，这对电噪声特别坚固。这种新颖的设计允许鼓头状态的难以识别的灯光识别。
“利用拓扑结构控制电路的能力可能为使用廉价和低功耗组件进行电信号处理、遥感和数字信息处理提供了新的途径。这些方面对物联网和5G网络以外的未来技术可能非常重要。”新加坡科技与设计大学助理教授Yee Sin Ang说。
来源:https://www.sutd.edu.sg/