將兩種具有特殊電學(xué)特性的材料(單層超導(dǎo)體和拓?fù)浣^緣體)結(jié)合起來的新方法，為探索拓?fù)涑瑢?dǎo)這種不尋常形式提供了迄今為止的最佳平臺。美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員在27日《自然·材料》雜志發(fā)表的一篇論文中描述了如何將這兩種材料“配對”。這種組合為拓?fù)?span id="w0c9rb6" class="keyword">量子計(jì)算機(jī)提供比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

超導(dǎo)體允許電流在沒有阻力的情況下通過，而拓?fù)浣^緣體是只有幾個(gè)原子厚的薄膜，可限制電子向其邊緣移動(dòng)，從而產(chǎn)生獨(dú)特的特性。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了分子束外延技術(shù)來合成拓?fù)浣^緣體和超導(dǎo)薄膜，并創(chuàng)建了一個(gè)二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是探索拓?fù)涑瑢?dǎo)現(xiàn)象的絕佳平臺。在先前結(jié)合這兩種材料的實(shí)驗(yàn)中，一旦拓?fù)浣^緣層在頂部生長，薄膜中的超導(dǎo)性通常會消失。在實(shí)驗(yàn)室中，物理學(xué)家可將拓?fù)浣^緣體薄膜添加到三維“體”超導(dǎo)體上，并保留這兩種材料的特性。但拓?fù)涑瑢?dǎo)體的應(yīng)用，例如量子計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)中的低功耗芯片，需要的是二維產(chǎn)品。

在最新研究中，團(tuán)隊(duì)在單層二硒化鈮制成的超導(dǎo)薄膜上堆疊了不同厚度的硒化鉍制成的拓?fù)浣^緣體薄膜，得到了最終的二維產(chǎn)品。通過在非常低的溫度下合成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)能夠同時(shí)保留其拓?fù)浜统瑢?dǎo)特性。

巧妙地調(diào)整拓?fù)浣^緣體的厚度后，研究人員發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)從伊辛型超導(dǎo)(電子自旋垂直于薄膜)轉(zhuǎn)變?yōu)槔舶托统瑢?dǎo)(電子自旋與薄膜平行)，研究人員在理論計(jì)算和模擬中也觀察到了這種現(xiàn)象。這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)也可能是探索馬約拉納費(fèi)米子的重要途徑。馬約拉納費(fèi)米子是一種難以捉摸的粒子，在使拓?fù)?span id="tpdocp8" class="keyword">量子計(jì)算機(jī)比其前輩更穩(wěn)定的道路上，馬約拉納費(fèi)米子將是一個(gè)關(guān)鍵因素。

研究人員表示，他們將在后續(xù)工作中找到拓?fù)涑瑢?dǎo)的證據(jù)，而一旦獲得了拓?fù)涑瑢?dǎo)性的確鑿證據(jù)并證明了馬約拉納物理學(xué)，那么這種類型的系統(tǒng)就可適用于量子計(jì)算和其他應(yīng)用。(科技日報(bào)記者 張夢然)

標(biāo)簽： 結(jié)合單層超導(dǎo)體 拓?fù)浣^緣體 新混合材料 為更穩(wěn)定量子計(jì)算機(jī)奠基