突破！科學(xué)家合成第一個(gè)基于拓?fù)浣^緣體的混合量子比特

憑借其優(yōu)越的特性，拓?fù)淞孔颖忍乜梢詭椭孔佑?jì)算機(jī)取得突破性進(jìn)展。到目前為止，還沒有人成功地在實(shí)驗(yàn)室中明確展示這種量子比特。然而，來自尤利希研究中心的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。他們首次成功地將一個(gè)拓?fù)浣^緣體集成到一個(gè)傳統(tǒng)的超導(dǎo)量子比特中。正好趕上4月14日的“世界量子日”，他們的新型混合量子比特登上了最新一期《納米通訊》期刊的封面。

量子計(jì)算機(jī)被認(rèn)為是未來的計(jì)算機(jī)。利用量子效應(yīng)，它們有望為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法在現(xiàn)實(shí)時(shí)間內(nèi)處理的高度復(fù)雜問題提供解決方案。然而，這種計(jì)算機(jī)的發(fā)展仍然是一個(gè)漫長的過程。目前的量子計(jì)算機(jī)通常只包含少量的量子比特。主要的問題是，它們極易出錯。系統(tǒng)越大，就越難將其與環(huán)境完全隔離。

因此，許多人把希望寄托在一種新型的量子比特上--拓?fù)淞孔颖忍亍Ｒ恍┭芯啃〗M以及微軟等公司都在追求這種方法。這種類型的量子比特表現(xiàn)出一個(gè)特點(diǎn)，即它是受拓?fù)鋵W(xué)保護(hù)的；超導(dǎo)體的特殊幾何結(jié)構(gòu)以及其特殊的電子材料特性確保了量子信息的保留。因此，拓?fù)淞孔颖忍睾芊€(wěn)健，并且在很大程度上對外部退相干源具有免疫力。它們似乎還能實(shí)現(xiàn)快速切換時(shí)間，與谷歌和IBM在當(dāng)前量子處理器中使用的傳統(tǒng)超導(dǎo)量子比特所實(shí)現(xiàn)的時(shí)間相當(dāng)。

然而，目前還不清楚是否能成功生產(chǎn)拓?fù)淞孔颖忍亍＿@是因?yàn)槿匀蝗狈线m的材料基礎(chǔ)，無法在實(shí)驗(yàn)中生成所需的特殊粒子。這些準(zhǔn)粒子也被稱為馬約拉納態(tài)。直到現(xiàn)在，它們只能在理論上得到明確的證明，而不是在實(shí)驗(yàn)中。混合量子比特，正如彼得-舒費(fèi)根博士領(lǐng)導(dǎo)的尤利希研究中心（PGI-9）的研究小組現(xiàn)在首次構(gòu)建的那樣，正在該領(lǐng)域開辟新的可能性。它們已經(jīng)在關(guān)鍵點(diǎn)上合成拓?fù)洳牧稀Ｒ虼耍@種新型的混合量子比特為研究人員提供了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)平臺，以測試拓?fù)洳牧显诟呙舾辛孔与娐分械男袨椤?/p>

該研究論文題為"Integration of Topological Insulator Josephson Junctions in Superconducting Qubit Circuits"，已發(fā)表在《納米通訊》期刊上。

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論文原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04055

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標(biāo)簽： 拓?fù)浣^緣體 量子比特