由物理和天文学系教授领导的一个研究小组为电子创造了一条蜿蜒的路径，赋予它们新的特性，这些特性可能在未来的量子设备中有用子，”Levy 解释说。“这里的不同之处在于，我们改变了电子的环境，迫使它们在行进时左右摆动。这种运动改变了电子的特性，产生了新的行为。”

这项工作由最近的博士领导。获奖者，Megan Briggeman 博士，其论文致力于一维“量子模拟”平台的开发。Briggeman 还是今年早些时候发表在《科学》杂志上的一项相关工作的主要作者，其中发现了一个新的电子相家族，其中电子一次以 2 个、3 个甚至更多的包形式传播。

当被迫沿直线(即，在一维中)存在时，电子的行为非常不同。例如，众所周知，电子的自旋和电荷分量可以分开并以不同的速度穿过一维导线。这些奇异的效应令人着迷，对于量子计算机等先进量子技术的发展也很重要。沿直线运动只是使用这种量子模拟方法可以创建的众多可能性之一。该出版物探讨了使电子在向下加速或线性路径时并排编织的后果。

最近的一项拓扑保护量子计算提议利用了所谓的“Majorana 费米子”，当存在某些成分时，这些粒子可以存在于一维量子线中。事实证明，LaAlO 3 /SrTiO 3系统具有大多数但不是所有必需的相互作用。缺少的是足够强的“自旋轨道相互作用”，它可以产生马约拉纳费米子的条件。Levy 的这项最新工作的主要发现之一是，实际上可以通过电子被迫进行的蛇形运动来设计自旋轨道相互作用。

除了识别新的工程自旋轨道耦合之外，蛇形路径的周期性重复还为电子之间的相互作用创造了新的方式。其实验结果是存在偏离单电子预期的分数电导。

这些激流回旋路径是使用类似于 Etch A Sketch 玩具的纳米级素描技术创建的，但其点大小的面积要小一万亿倍。这些路径可以一遍又一遍地绘制和擦除，每次都为电子创建一种新的路径。这种方法可以被认为是一种创造具有可重新编程特性的量子材料的方法。材料科学家以类似的方式合成材料，从元素周期表中提取原子并迫使它们按周期排列。这里的晶格是人造的——运动的一个锯齿形发生在十纳米的空间而不是亚纳米的原子距离。

同时担任匹兹堡量子研究所所长的利维表示，这项工作有助于实现第二次量子革命的主要目标之一，即探索、理解和利用量子物质的全部性质。更好的理解以及模拟各种量子材料行为的能力将产生广泛的影响。“这项研究属于匹兹堡的一项更大努力，旨在开发与第二次量子革命相关的新科学和技术，”他说。