拓扑超导态“现身” 新物质形态有助加快量子计算速度

据物理学家组织网近日报道,美国物理学家发现了一种新的物质形态——拓扑超导态。这一突破有望提高电子设备的存储能力并提升量子计算的能力。

最新研究负责人之一、纽约大学物理学助理教授贾瓦德⋅沙巴尼说:“我们的研究揭示了新的物质形态——拓扑超导态的实验证据。这种新的拓扑状态可以被操纵,因此,既可以加快量子计算的速度,又可以提高存储能力。”

量子计算是一种比传统计算方法快得多的方法。传统计算机以0和1的形式处理数字位;而量子计算机的量子比特可以为0和1之间的任何值甚至两者的叠加,因此,其能以指数方式提高数据的处理能力和速度。

在新研究中,沙巴尼团队分析了量子态从传统状态到一种新的拓扑状态的转变,测量了这些状态之间的能量势垒,也直接测量了这个转变的特征。

团队将研究重点放在马约拉纳粒子上。马约拉纳粒子是自身的反粒子,所谓反粒子指的是具有相同质量,但具有相反电荷的粒子。

马约拉纳粒子的价值在于,它们有潜力将量子信息存储在一个特殊的计算空间内,在这个空间中,量子信息不受环境噪声的影响。然而,这些粒子也被称为马约拉纳费米子,它们没有天然的寄主物质,因此,研究人员一直在寻求设计平台——例如新的物质形态,可以在其上进行计算。最新研究正是发现了这一新物质形态。

沙巴尼说:“新发现的这种在二维平台上的拓扑超导态,为构建可扩展的拓扑量子比特铺平了道路,不仅可以存储量子信息,还可以操纵没有错误的量子状态。”

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