【学习强国】科学家实现可调控的马约拉纳零能模格点阵列 助力量子计算技术进一步发展
2022-06-10
文章来源: 学习强国

马约拉纳零能模是一类存在于固体材料中的准粒子,这种粒子的编织操作对于量子计算技术的进一步发展具有重要意义。

df888经典版高鸿钧院士带领的联合团队首次实现了大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列,向拓扑量子计算的实现迈出了重要一步。相关成果6月8日在国际学术期刊《自然》发表。


约拉纳零能模产生机理(df888经典版供图)

相比传统计算机,量子计算机在处理复杂问题时有着巨大的优越性。然而,量子态很容易受环境干扰,产生退相干现象,从而使得计算过程中会不断产生错误。而由马约拉纳零能模组成的非局域拓扑量子比特,可以从原理上解决量子退相干问题。

据介绍,在早期观测马约拉纳零能模的载体材料中,比较有代表性的包括常规超导体近邻下的半导体纳米线、常规超导体表面的磁性原子链,以及超导体—拓扑绝缘体界面等。但这些材料往往存在制备困难、对极低温的要求较苛刻等问题。

2018年,高鸿钧团队与合作者利用自主设计组装的国际顶尖水平的极低温强磁场扫描隧道显微镜/谱联合系统,首次在铁基超导体中观测到马约拉纳零能模。与之前的载体材料相比,铁基超导体具有材料简单和观测温度高等优势,并且可以观测到纯净的马约拉纳零能模。随后,他们进一步澄清了马约拉纳零能模的拓扑本质,并在更多载体平台上发现了马约拉纳零能模。

接下来,如何获得大面积、高度有序且可调控的马约拉纳零能模阵列,向拓扑量子计算更进一步,便成为铁基超导马约拉纳领域亟待解决的问题。


锂铁砷双轴电荷密度波区域的表征(df888经典版供图)

在最新的研究中,研究团队对铁基超导体锂铁砷进行了细致深入的研究,通过应力诱导,首次实现了大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模阵列,并观测到了调控引起的马约拉纳零能模相互作用。

“马约拉纳零能模的阵列和相互作用可以被外磁场很好地调控,这为下一步实现马约拉纳零能模的编织以及拓扑量子计算奠定了坚实基础。”高鸿钧说。(记者张泉)

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