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2019-10-14 16:29 |
薛定谔的超导材料能同时自然稳定在两种状态
据外媒New Atlas报道，由于量子计算机能够将数据存储在可以同时存在于两种状态的“量子比特”上，因此有一天，其潜力有可能远远超过传统计算机。从理论上讲，这听起来不错，但是在实践中，很难制造出能够做到这一点并长时间保持稳定的材料。现在，约翰·霍普金斯大学的研究人员发现了一种超导材料，它自然而然地停留在两种状态，这可能是迈向量子计算机的重要一步。 `-UJ /{
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我们当前的计算机是建立在二进制系统上的。这意味着它们将信息存储和处理为二进制“位”（一系列的1和0）。这个系统此前一直运作良好，但是近年来计算机的总体发展速度开始放缓。 >-)h|w i
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量子计算机可以扭转这种趋势。关键是使用量子比特，量子比特可以同时将数据存储为1、0或0与1可同时计算，这与薛定谔著名的思想实验相同。使用这种额外的功能，量子计算机将能够在涉及大量数据的任务（例如人工智能，天气预报和药物开发）上胜过传统计算机。 Xb XA+ey 6
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问题是，常规计算机制造的材料在其舒适范围之外无法很好地工作。到目前为止，实用量子计算机的大多数进步已经使用超导体完成。为了使规则的超导体同时保持两个状态的叠加，需要对每个量子比特分别施加非常精确的外部磁场。 7Z,/g|s}z
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但是现在，该团队发现了一种可以自然保持叠置而不需要任何外部磁场的材料。这种材料称为β-Bi2Pd，当制成环形时，就成为通量量子比特。这意味着电流可以同时顺时针和逆时针流动。 2 eP ;[o
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该研究的第一作者李宇凡（音译）说：“我们已经发现某种超导材料具有特殊的特性，这些特性可能成为未来技术的基础。β-Bi2Pd环已经处于理想状态，不需要任何其他修饰即可工作。 这可能会改变游戏规则。” BavO\{J#|0
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尽管这项发现很有趣，但研究人员说，这只是迈向实用量子计算机的一步。还有另外一个缺失的成分-被称为马约拉纳费米子的假想粒子，它的反粒子就是它本身。通过编码一对在材料中分离的马约拉纳费米子，人们认为它们足够稳定，可以防止数据在量子计算机中丢失。 M>H=z#C>/A
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问题是，到目前为止，马约拉纳费米子的性质仅在“准粒子”中被检测到，“准粒子”是由其他粒子的运动引起的，但它们本身并不是“真实”粒子。可以将它们想像成饮料中的气泡-可以清晰地观察和测量它们，但它们是通过其他颗粒的相互作用而产生的。马约拉纳费米子本身尚未被发现为颗粒，但据信它们隐藏在某种类型的超导材料中。在他们的测试中，研究人员发现β-Bi2Pd薄膜是正确的材料类型，这意味着下一步实际上是在材料中寻找粒子。 0b|zk <
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李宇凡说道：“最终的目标是找到并操纵马约拉纳费米子，这对于实现容错量子计算以真正释放量子力学的能力至关重要。” KeBQH8A1N
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该研究发表在《科学》杂志上。
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