陳根：特殊超導體，有助於量子計算機運行_風聞

​文/陳根

量子位（qubits）是量子計算機的基本單元，由單個離子(帶電原子)實現，在特殊的半導體電路、超導體或其他系統中**，對外部干擾或噪音十分敏感****。**另外，用於構建量子計算機的量子位越多，它就越脆弱，越容易出錯。這種對外部干擾或噪聲的脆弱性往往會消除量子計算機具有的潛在能力。

近日，由肯特大學和STFC盧瑟福-阿普爾頓實驗室領導的研究，發現了一種新的稀有拓撲超導體--LaPt3P。這一發現可能對量子計算機的未來運行具有重大意義。

超導體又稱為超導材料（superconductor），在特定温度下，其電阻為零，且具有完全的抗磁性。拓撲超導態是物質的一種新狀態，有別於傳統的超導體，拓撲超導體的表面存在厚度約1納米的受拓撲保護的無能隙的金屬態，內部則是超導體。如果把一個拓撲超導體一分為二，新的表面又自然出現一層厚度約1納米的受拓撲保護的金屬態。

**研究發現，**拓撲超導材料在磁場下的渦旋中心會產生馬約拉納費米子。由於馬約拉納費米子的反粒子就是它本身，其狀態非常穩定，不易被傳統的電磁或物理干擾破壞，可以被用於定義量子計算中的量子比特。

而量子比特具有相干性，其電子向右自旋和正電子向左自旋的狀態相關聯。和傳統計算機不同，量子計算機的運算時間由於量子比特間的相干性的存在而有限制，經過一定的時間後，量子比特間一旦遇到外界實體的觀測，會失去相干性，量子相干性衰減即為“退相干”，如果退相干時間不夠長，就無法完成計算。

為了發揮量子計算的優勢，硬件上需要保證量子比特的相干性，拓撲超導材料有助於解決傳統量子比特的退相干問題，提高其存活時間，對於量子計算機領域的重要性不言而喻。

新發現的拓撲超導體LaPt3P，在量子計算領域具有巨大的潛力。發現這樣一種罕見的、重要的成分，對於未來量子計算機的建造極具意義。