永遠不會出錯？美國和加拿大科學家正在製造拓撲超導體量子計算機

超導體的意思就是完美導電的材料，不會因熱量和電阻而損失能量，現在美國和加拿大的科學家們正在研究超導體如何與阻止電子流動的絕緣材料。將這兩種對立狀態結合在一起的材料稱爲拓撲超導體，科學家們解釋說很難對其進行表徵和工程設計，但如果能夠正確設計，它們可能在量子計算中發揮重要作用。“每臺計算機都容易出錯，我們現在認爲拓撲量子計算是可以繞過所有計算錯誤來源的平臺之一，但製造拓撲量子計算機要求我們製造一種在自然界中從未見過的粒子。”美國和加拿大科學家們利用QMSC光束線設施進行了本次實驗，QMSC光束線是一個專門用來探索量子材料中這些問題的設施。科學家們解釋說：“QMSC的開發是爲了對非常廣泛的能量進行非常精細的控制，所以當電子在所有可能的方向上移動時，你可以真正獲得關於電子的非常精確的信息。”“這次實驗是在絕對零度以上20度左右的溫度下進行的，旨在解決現有拓撲態超導體研究中存在的相互矛盾的結果。”他解釋道：“這個領域相對較新，再加上材料在本研究所用能量範圍內所表現出的不同尋常的特性，意味着很難弄清拓撲狀態到底發生了什麼。在本次實驗中，我們觀察到拓撲態嵌入了大量其他電子態中，這些電子態抑制了砷化鋰鐵這種超導材料的拓撲超導性，之後我們確定只要拉伸材料就可以避免這個問題。”這項工作的結果發表在《物理評論B》上，進一步證明了砷化鐵鋰確實支持其表面的拓撲狀態，這是在量子計算中使用該材料的關鍵。它還揭示了這些應用對工程材料的潛在挑戰，這是未來研究的一個領域。“通過做這些實驗，我們可以更好地理解這種材料，並開始思考如何實際利用它，然後就可以用它建造一臺量子計算機，每個人都會贏，我們的數據會全部公開。”科學家們解釋道。