新型“镀金”超导体可能成为未来大规模量子计算机的基础

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

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科学家表示，一种新的超导材料可以大大提高量子计算机的可靠性。

材料的电阻通常会随着冷却而降低。但一些被称为“超导体”的材料会保持逐渐下降的电阻，直到它们冷却到临界截止温度，此时它们的电阻变为零。某些类型的超导体，例如拓扑超导体，可用于传输量子数据。

在 8 月 23 日发表在《科学进展》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（由缺乏镜像的分子组成）结合起来。 -图像对称性）——带有一层金薄膜。

他们观察到界面处的量子态包含明确的极化（亚原子分子的量子态）。这使得电子的激发有可能用作量子计算机中的量子位（qubit）。

金膜表面通过“邻近效应”变得超导。当非超导材料放置在超导体附近时，就会发生这种效应，从而抑制超导体的临界温度。作为一种手性材料，不能反映其分子特性，三角碲的量子特性不能叠加在其物理镜像上。

“通过在手性材料和金之间创建一个非常干净的界面，我们开发了一种二维界面超导体，”该研究的主要作者、物理学和天文学副教授彭伟说。加州大学河滨分校在一份声明中。 “界面超导体是独一无二的，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。”

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科学家在论文中表示，界面超导体在磁场下经历了转变并变得更加坚固，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，他们证明金和铌薄膜自然会抑制退相干——由于外部环境干扰而导致量子特性的损失。

科学家们表示，鉴于其强大的量子特性和抑制退相干的能力，这种新型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个关键挑战，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。

这种超导材料比当今量子计算机中使用的超导材料薄一个数量级，这可能有助于未来生产低损耗微波谐振器组件。微波谐振器是量子计算机的重要组成部分，以微波频率存储和控制电子。

需要高质量、低损耗的微波谐振器来实现更可靠的量子计算机，科学家们表示，这种新型超导材料是一种有前途的候选材料。

不幸的是，该论文的作者没有提到材料的临界截止温度。如果他们能够避免在较高温度下退相干，这可能是量子计算研究中的突破性成就。然而，研究人员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。但这些材料的实用性如何还需要进一步探索。