中日兩國(guó)科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)最新報(bào)告說(shuō)，一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備容易的新型拓?fù)涑瑢?dǎo)體材料有望推動(dòng)實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算，解決量子計(jì)算機(jī)面臨的主要挑戰(zhàn)——“退相干”問(wèn)題。
超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)作為發(fā)展最快的一種量子計(jì)算機(jī)形式，目前廣泛存在“退相干”問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展量子計(jì)算的主要障礙。“退相干”指量子系統(tǒng)狀態(tài)間相互干涉性質(zhì)的喪失，會(huì)導(dǎo)致量子計(jì)算出錯(cuò)。
發(fā)表在新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上的論文說(shuō)，研究人員第一次驗(yàn)證了由鐵、碲和硒等成分組成的一種晶體材料存在拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)，并測(cè)出其自旋結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)能隙。
拓?fù)涑瑢?dǎo)體有別于傳統(tǒng)的超導(dǎo)體，其表面存在厚度約１納米的受拓?fù)浔Ｗo(hù)的、無(wú)能隙的金屬態(tài)，內(nèi)部是超導(dǎo)體。論文通訊作者、東京大學(xué)博士后研究員張鵬對(duì)新華社記者說(shuō)，研究結(jié)果證明，對(duì)這種晶體材料加磁場(chǎng)后，在受拓?fù)浔Ｗo(hù)的金屬態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的邊界會(huì)出現(xiàn)馬約拉納費(fèi)米子。
張鵬說(shuō)，兩個(gè)馬約拉納費(fèi)米子交換位置后，系統(tǒng)狀態(tài)會(huì)改變，可以利用這種糾纏進(jìn)行量子計(jì)算。
張鵬補(bǔ)充說(shuō)，拓?fù)涑瑢?dǎo)量子計(jì)算利用了馬約拉納費(fèi)米子的拓?fù)浞€(wěn)定性，可有效解決超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)面臨的“退相干”問(wèn)題，原因是系統(tǒng)中的局域噪聲不能破壞拓?fù)湫再|(zhì)，除非噪聲大到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
中國(guó)科學(xué)院物理研究所丁洪教授和東京大學(xué)辛埴教授共同監(jiān)督了項(xiàng)目。（記者周舟）
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