新型“镀金”超导体可能成为未来大规模量子计算机的基础

科学家们提出，新型超导材料可以在更强大的系统中充当量子比特，从而为量子计算的下一阶段铺平道路。

科学家说，一种新的超导体材料可以大大提高量子计算机的可靠性。

材料的电阻通常随着冷却而降低。但是一些被称为超导体的材料，在它们被冷却到临界截止温度之前，电阻会逐渐下降，此时它们的电阻会变为零。某些类型的超导体，如拓扑超导体，可以用来传输量子数据。

在8月23日发表在《科学进展》杂志上的一篇研究论文中，加州大学河滨分校的研究人员将三角碲 —— 一种非磁性材料和一种手性材料（由缺乏镜像对称的分子组成）—— 与一层薄薄的金薄膜结合在一起。

他们观察到界面处的量子态包含定义良好的极化（亚原子分子的量子态）。这可能使电子的激发有可能被用作量子计算机中的量子比特（Qubits）。

金膜的表面通过“接近效应”变成了超导。当非超导材料被放置在超导体附近时，这种效应就会发生，这会抑制超导体的临界温度。三角碲是一种手性材料，不能镜像其分子性质，其量子性质不能叠加在其物理镜像上。

“通过在手性材料和金之间创造一个非常干净的界面，我们开发了一个二维界面超导体，”该研究的主要作者、加州大学河滨分校物理学和天文学副教授彭伟（音译）在一份声明中说。“界面超导体是独特的，因为它生活在一个自旋能量比传统超导体高六倍的环境中。”

科学家在论文中说，界面超导体在磁场下经历了转变，变得更加坚固，这表明它已经转变为“三重态超导体”。一种比传统超导体更能抵抗磁场的超导体。

他们与国家标准与技术研究所联合进行了这项研究。在早期的工作中，他们证明了金和铌薄膜可以自然地抑制退相干 —— 由于外部环境干扰而导致的量子特性的损失。

科学家们说，鉴于其强大的量子特性和抑制退相干的能力，这种新的超导材料有望成为量子计算机的理想选择。最大限度地减少系统内的退相干是一项关键挑战，这需要采取极端措施将量子计算机与外部影响隔离开来，例如温度变化或电磁干扰，以及使用纠错算法来确保计算保持准确。

超导材料比当今量子计算机中使用的材料薄一个数量级，这可能被证明对未来生产低损耗微波谐振器组件很有用。微波谐振器是量子计算机的重要组成部分，它以微波频率存储和控制电子。

为了实现更可靠的量子计算机，需要高质量、低损耗的微波谐振器，科学家们表示，这种新的超导材料是一个很有希望的候选者。

不幸的是，论文的作者没有提到材料的临界截止温度。如果他们能在更高的温度下避免退相干，这可能是量子计算研究领域的一项突破性成就。然而，研究人员所展示的材料特性为构建抑制退相干所需的组件提供了鼓励。但是，这种材料的实用性还需要进一步的探索。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！