新型超導材料可大幅提高超導可靠性,科學家說。
材料的電阻通常會隨著冷卻而降低。但有些材料,稱為,保持逐漸下降的電阻,直到它們冷卻到臨界截止溫度,此時它們的電阻變為零。某些類型的超導體,例如 拓撲超導體,可用於傳輸量子數據。
8 月 23 日發表在《科學進步加州大學河濱分校的研究人員將三角碲(一種非磁性材料和一種手性材料(由缺乏鏡像對稱性的分子組成))與金薄膜結合起來。
他們觀察到界面處的量子態包含明確的極化(亞原子分子的量子態)。這使得電子的激發有可能被用作在量子計算機中。
金膜表面通過“鄰近效應”變得超導。當非超導材料放置在超導體附近時,就會發生這種效應,從而抑制超導體的臨界溫度。作為一種手性材料,不能反映其分子特性,三角碲的量子特性不能疊加在其物理鏡像上。
該研究的主要作者說:“通過在手性材料和金之間創建一個非常乾淨的界面,我們開發了一種二維界面超導體,”Peng Wei加州大學河濱分校物理學和天文學副教授陳述。 “界面超導體是獨一無二的,因為它生活在一個自旋能量比傳統超導體高六倍的環境中。”
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界面超導體在科學家在論文中表示,並且變得更加堅固,這表明它已經轉變為“三重態超導體”。 — 一種比傳統超導體更能抵抗磁場的超導體。
他們與國家標準與技術研究所聯合進行了這項研究。在早期的工作中,他們證明金和鈮薄膜自然會抑制退相干——由於外部環境干擾而導致量子特性的損失。
科學家們表示,鑑於其強大的量子特性和抑制退相干的能力,這種新型超導材料有望成為量子計算機的理想選擇。最大限度地減少系統內的退相干是一個關鍵挑戰,這需要採取極端措施將量子計算機與外部影響隔離開來,例如溫度變化或電磁干擾,以及使用糾錯算法來確保計算保持準確。
這種超導材料比當今量子計算機中使用的超導材料薄一個數量級,這可能有助於在未來生產低損耗微波諧振器組件。微波諧振器是量子計算機的重要組成部分,以微波頻率存儲和控制電子。
需要高質量、低損耗的微波諧振器來實現更可靠的量子計算機,科學家們表示,這種新型超導材料是一種有前途的候選材料。
不幸的是,該論文的作者沒有提及材料的臨界截止溫度。如果他們能夠避免在較高溫度下退相干,這可能是量子計算研究中的突破性成就。然而,研究人員展示的材料特性為構建抑制退相干所需的組件提供了鼓勵。但這些材料的實用性如何還需要進一步探索。









