新組合材料可支持量子計(jì)算超導(dǎo)性
科技日?qǐng)?bào)北京2月8日電 (記者張夢(mèng)然)美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)建出一種新材料組合,可提供一個(gè)平臺(tái)來(lái)探索類似于手性馬約拉納粒子的物理行為,。這種材料融合體不但具有特殊的電學(xué)特性,,還擁有超導(dǎo)性所需的所有組件,被認(rèn)為是未來(lái)量子計(jì)算中一個(gè)極有前途的“選手”,。研究成果于8日在線發(fā)表在《科學(xué)》雜志上,。
當(dāng)超導(dǎo)體與磁性拓?fù)浣^緣體結(jié)合在一起時(shí),每個(gè)組件的新穎電特性共同產(chǎn)生“手性拓?fù)涑瑢?dǎo)體”,。而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,即物質(zhì)的特殊幾何形狀和對(duì)稱性,在超導(dǎo)體中能產(chǎn)生獨(dú)特的電現(xiàn)象,,可促進(jìn)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的構(gòu)建,。
但手性拓?fù)涑瑢?dǎo)的實(shí)現(xiàn)需要3個(gè)要素:超導(dǎo)性、鐵磁性和拓?fù)湫蛐再|(zhì),。
團(tuán)隊(duì)運(yùn)用分子束外延技術(shù),,將磁性拓?fù)浣^緣體和鐵硫族化合物(FeTe)堆疊在一起,成功開(kāi)發(fā)出一個(gè)同時(shí)具備這3種特性的系統(tǒng),。拓?fù)浣^緣體是鐵磁體,,電子以相同方式旋轉(zhuǎn);鐵硫族化合物是一種極有前景的利用超導(dǎo)性的過(guò)渡金屬,,是一種反鐵磁體,,其電子以交替方向旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)研究人員通過(guò)各種成像技術(shù)來(lái)表征這一組合材料的結(jié)構(gòu)和電性能后,,證實(shí)在材料之間的界面處,,存在手性拓?fù)涑瑢?dǎo)性的所有3個(gè)關(guān)鍵要素。而通常情況下,,超導(dǎo)性和鐵磁性是“競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系”,,在鐵磁材料系統(tǒng)中很少能找到強(qiáng)大的超導(dǎo)性。
研究人員相信,,該系統(tǒng)有助于尋找一種與馬約拉納粒子具有類似行為的材料系統(tǒng),。馬約拉納粒子是1937年首次假設(shè)出的亞原子粒子,能充當(dāng)自己的反粒子,。這種特性可使它們用作量子計(jì)算機(jī)中的量子比特,,而為手性馬約拉納的存在提供實(shí)驗(yàn)證據(jù),將是創(chuàng)建拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的關(guān)鍵一步,。
【總編輯圈點(diǎn)】
為了讓材料具備我們想要的性質(zhì),,科研人員必須用各種方法施加變化的“魔法”。這次,,他們將磁性拓?fù)浣^緣體和鐵硫族化合物堆疊在一起,,讓材料搖身一變,成為手性拓?fù)涑瑢?dǎo)體系統(tǒng),。這種系統(tǒng),,可以成為驗(yàn)證馬約拉納粒子的平臺(tái)。馬約拉納粒子的反粒子就是其自身,。這種粒子之間就不會(huì)出現(xiàn)“量子退相干”問(wèn)題,,可以成為具有光明前景的量子材料。當(dāng)然,,目前馬約拉納粒子還是猜想,,科研人員正在進(jìn)行探索,從量子物理理論中挖掘出更多改變?nèi)祟惿畹膽?yīng)用,。
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