最近大量关于低维（2D或1D）材料（如石墨烯或碳纳米管）中电子传输的研究奖学金反映了这些材料的巨大潜力，这些材料揭示了对有时令人惊讶的电子新兴行为的规律的更深入理解。科学家们探索了这些新材料，以揭示拓扑超导和拓扑绝缘体的物理特性。

但研究人员在研究真实材料时面临的最大挑战之一是存在影响电子传输的不受控制的杂质。

解决这个肮脏的无序问题的一种方法是研究没有自然缺陷的人造材料中的相同类型的物理现象。近几十年来，研究人员使用中性原子在激光形成的原始晶体中移动，进行量子模拟，观察在真实电子材料中难以看到的物理效应。

现在，伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的科学家使用创新的量子模拟技术，首次观察了低维系统中的迁移边缘。物理学教授Bryce Gadway和研究生Fangzhao Alex An能够将无序的虚拟材料 - 在这种情况下是一对耦合的1D链 - 与人造磁场相结合来探索这种现象。

一个解释说，“我们设计的人造磁场使我们实验中的中性原子在极大的磁场中表现得像电子，相当于应用了数百个特斯拉级磁体。我们能够改变人造磁场的强度到调整原子的属性并强烈修改观察到的移动边缘。“

那么移动性优势到底是什么？它是一种依赖于能量的绝缘体到导体的过渡，发生在无序系统中 - 一种金属传输方式，由一种特殊的绝缘体产生，称为Anderson绝缘体。只有两个小组曾经观察到3D的移动性优势，第一个是2011年U物理学教授Brian DeMarco的研究小组。重要的是，这种现象是由无序引起的，根据本地化物理定律，移动性边缘，更不用说任何金属行为，不应该出现在2D或1D材料中。

Gadway评论说：“这种观察确实值得注意 - 这种行为不应该发生在具有随机障碍的低维系统中。在一维或二维中实现它依赖于某种伪随机障碍是微妙的。是我们设计的无序的相关性。事实证明这可以允许金属 - 绝缘体过渡。“

Gadway继续说道，“我们使用的相关无序类型具有一些非常有趣的特性。特别是，有一个微妙的数学论证表明它所允许的金属 - 绝缘体转变完全独立于能量。事实证明，你必须做一些额外的事情，以便产生移动性边缘。在我们的例子中，额外的成分是产生大磁场。“

在这项研究中，科学家们还证明了在没有人造磁场的情况下发生更有趣的移动边缘的证据。第二种类型的迁移率边缘是由于原子 - 原子相互作用而产生的，这导致高能态表现得像金属一样强烈，低能态表现得更像绝缘体。

这些结果于2018年8月18日发表在Physical Review X上，为研究开辟了新的方向。

“向前看，”Gadway总结道，“这项工作的下一个扩展将是探索真正的二维系统中的无序和大磁场的相互作用，而不仅仅是两个耦合链。这将建立在我们一直在做的工作上关于1D中的无序拓扑绝缘体，将其扩展到2D中无序量子霍尔系统的情况。“