美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（ NIST）與馬里蘭大學(xué)、艾姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等的一項(xiàng)聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)了一種超導(dǎo)體，它可能成為一種重要的量子計(jì)算機(jī)材料，成為量子信息時(shí)代的“硅”。

研究人員詳細(xì)描述了 UTe2（二碲化鈾） 在超導(dǎo)材料領(lǐng)域的各種不尋常特性，不論是從技術(shù)應(yīng)用角度，還是從基礎(chǔ)科學(xué)角度都十分有趣。它很可能克服工業(yè)中的“量子退相干”問題，有望進(jìn)一步推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)建造的發(fā)展，扮演量子計(jì)算機(jī)中“硅”的角色。

拓?fù)浣^緣體，其體內(nèi)是絕緣的，但表面呈現(xiàn)超導(dǎo)特點(diǎn)，由此引出的“拓?fù)涑瑢?dǎo)體”，則為量子計(jì)算機(jī)的邏輯電路設(shè)計(jì)提供了相對(duì)有效的材料。目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多種超導(dǎo)材料，大多數(shù)超導(dǎo)體是自旋單線態(tài)，然而此次發(fā)現(xiàn) UTe2 具有一種罕見的自旋三重態(tài)。這意味著它的 Cooper 對(duì)--在低溫下結(jié)合在一起的電子--可以被分別定向。這一特性意味著它的 Cooper 對(duì)可以平行排列，在面對(duì)外部干擾（威脅到量子相干）時(shí)保持其超導(dǎo)性。 UTe2 對(duì)磁場(chǎng)有異常高的抵抗力，能極大程度地減小量子計(jì)算中極易產(chǎn)生的誤差。據(jù)介紹， UTe2 的特殊表現(xiàn)可能使其在新興的量子計(jì)算機(jī)行業(yè)極具吸引力。

同時(shí)，它很有可能解決量子計(jì)算機(jī)研發(fā)過程中的一個(gè)主要問題--如何制造出可以讓這種計(jì)算機(jī)的內(nèi)存存儲(chǔ)開關(guān)（即為量子比特）運(yùn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的元件，以便在它們失去作為一個(gè)整體運(yùn)行的微妙物理關(guān)系之前完成一次運(yùn)算。

相關(guān)研究工作發(fā)表在 Science（文章標(biāo)題： Nearly ferromagnetic spin-triplet superconductivity）。

資料來源：

Newfound Superconductor Material Could Bethe 'Silicon of Quantum Computers'

https://www.nist.gov/news-events/news/newfound-superconductor-material-could-be-siliconquantum-computers