美國約翰•霍普金斯大學研究者近期發表的研究稱,找到一類晶體,適合作為新一代量子電腦基本單元的材料,容錯性高,而且可用的材料並不像以前的研究以為的那樣罕見。

出錯率高是目前人們所知的量子電腦最大發展障礙之一。這與目前多數研究所採用的量子電腦基本單元——量子比特的材料相關。

近期發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的這項研究,從之前的對具有自旋三重配對屬性超導體的研究基礎上發展而來。自旋三重態配對屬性可以產生馬約拉那費米子,是作為量子比特的新材料,比谷歌和IBM研發的量子電腦雛形的基礎量子比特性能優秀。

可是,這種材料不僅稀有,而且超導特性和其背後的配對機制,都在少有的幾種難以計算和預測的物理屬性之列。尋找這種材料要經歷大量的嘗試,和無法用理論解釋的失敗。

這份新研究找到了一種非中心對稱的超導晶體。多數晶體都是中心對稱的,即從任何一個位置切分兩部份都是對稱的,也稱為反演對稱。可是這種特別的晶體不是這樣,有的位置兩部份不對稱。研究人員認為,這種低對稱性正是具有自旋三重配對的跡象。

為了證實這一點,霍普金斯大學的研究人員檢驗了一種名α-BiPd的材料,這種超導體的雛形,發現了很不尋常的「磁通量半整數量子化」現象。研究者稱這是出現自旋三重配對的「確鑿證據」。

研究人員稱,這項新成果為使用低對稱性材料製造量子電腦基礎單元開闢了新路。這種材料廣泛的選擇性將加快低出錯率量子電腦的開發進程。◇