科学家认为一个自然处于量子状态的超导体材料可以给出答案
尽管量子计算一直都是科学家和公众兴奋的存在,但这些技术人员一直没有什么新发现。不过,目前来自约翰霍普金斯大学的研究人员发现了一个有可能加快创造这神奇机器的材料。
团队的研究描述了一个超导材料,β-Bi2Pd,它不需要通常所要的额外磁场就自可以然存在于量子状态。作者写道,这种材料所具有的低维护和稳定性使它成为设计量子系统的理想材料。这项研究将会由约翰霍普金斯的物理学家们刊登在《科学》杂志上。
超导体
“我们发现一种超导体材料含有可以用来建造未来科技的特别属性”论文的第一作者李羽凡(音译)在新闻中说,“β-Bi2Pd的一个环已经处于理想状态,不需要任何其他操作就可以使用,这会是改变游戏规则的发现。”
尽管有像谷歌这样的公司吹嘘量子的优势,还有对量子在从密码学到制药业等领域拥有优势的预测,但事实是,实践上的限制使量子计算机无法被广泛使用。
在传统的计算机中,用来处理信息的“比特”只能在给定的时间内表示一个0或一个1,而量子计算机不同,它可以通过能同时表示0和1的“量子比特”加速这个过程——物理学将这种二元性称为叠加。
比特
这种超导体材料之所以独特,是因为它特殊的基态,也就是没有施加其他力的状态。其他的超导体可以在外部磁场或者能量维持“量子自旋力”来维持量子状态,而研究发现这种材料会自然处于量子叠加,一个环形材料中同时存在顺时针和逆时针的电流。这个发现源于八十年代物理学家的半量子磁通量(HQFs)预测。
如图是一位艺术家对量子比特的诠释,同时存在0和1惊人地提高来计算机的计算能力。
作者写道,这个性质会让这种材料成为量子系统的理想材料,“通量量子比特的设计会比以往更加可行”。“对于使用通量量子比特的量子计算机设备的设计者,或是那些本来使用其他方式而现在发现了通量量子比特更有吸引力的人来说,这个发现大概意味着的革命性改变”,李对天文在线网说。
但这不代表我们已经走出了通用量子计算的困境。
一种叫做拓扑量子计算机的量子计算,使用了被称为任意子的跳动的二维准粒子,在时空上建成一个像辫子一样的波,轮流来作为计算机的逻辑门——非常简单。为了确定他们的超导体材料是如何在这些条件下符合要求的,李告诉天文在线,未来的研究会集中在一种叫马约拉纳费米子(M费米子)的粒子是否存在,这种粒子可以同时以自身反粒子的状态存在。
逻辑门
李还在新闻稿中说,“最终的目标是发现马约拉纳费米子并且可以操控它,这是实现容错量子计算从而真正释放量子力学的能力的关键”
马约拉纳费米子
她继续说,虽然马约拉纳费米子目前只是理论,但它们可以为量子计算铺路。
“这些M量子比特的样子目前只是概念上的想法,如何实现并不清晰。但是,实现的基础是可以容纳M费米子的材料,在这方面,我们发现的β-Bi2Pd是一个自选三重超导体材料,是极少的具有M费米子的候选材料,这对量子计算有长远的意义”
正如很多的科学进步,这一发现不太可能成为真正推动量子计算时代的唯一一块多米诺,但是它确实向更加可持续可复制地解决量子计算更近了一步。
请阅读一下摘要:
磁通量量化是定义超导体的性质之一。我们报道了对超导体β-Bi2Pd薄膜中介观环的半整数磁通量量化的观察。班量子磁通在超导体临界温度下的量子震荡中显示为p位移,这证明了β-Bi2Pd是非常规的超导体。我们的发现可能对量子计算背景下的通量量子位产生影响。
参考资料
1.维基百科全书
2.天文学名词
3. Sarah Wells- FA
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://new.qq.com/rain/a/20191012A03CFR
https://www.Inverse.com/article/60021-quantum-game-changer
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