扭曲超导薄片会成为更好的量子计算机组件吗?

原标题:扭曲超导薄片会成为更好的量子计算机组件吗?

(ChinaIT.com讯)英国巴斯大学的研究人员发现了一种制造“单晶薄片”器件的方法,这种器件非常薄,而且没有缺陷,有可能超越当今量子计算机电路中使用的组件。

这项研究发表在本月的《纳米快报》杂志上。

该大学物理系的研究团队在探索两层超导体二硒化铌 (NbSe2) 之间的连接时发现了这一发现,这两层被分离、相互扭曲约 30 度,然后又被挤压在一起。通过对这两层材料进行拆分、扭曲和重组,研究人员能够构建一个超导量子干涉仪 (SQUID)——一种极其灵敏的传感器,用于测量极其微小的磁场。

SQUID 在医疗保健(如心脏病学和脑磁图——一种映射大脑功能的测试)和矿物勘探等领域有着广泛的重要应用。

SQUIDS 也是当今商用量子计算机的构件,这种计算机执行某些计算任务的速度比经典计算机快得多。虽然量子计算仍处于起步阶段,但在未来十年,它可能会改变许多领域的公司和组织解决问题的能力——例如,通过快速跟踪新药物和材料的发现。

“由于其原子完美的表面,几乎完全没有缺陷,我们看到我们的晶体薄片有可能在未来构建量子计算机中发挥重要作用,” Simon Bending 教授说(他与其博士生 Liam Farra 一起进行了这项研究)。“此外,SQUID 是生物学研究的理想对象——例如,它们现在被用来追踪磁性标记药物通过肠道的路径——所以我们很高兴看到,我们的设备也可以在这一领域得到开发。”

然而,正如 Bending 教授很快指出的那样,他在使用 NbSe2 制造的 SQUID 方面的工作是什么?薄片的旅程才刚刚开始。他说,“这是一种全新的、未经探索的制造 SQUID 的方法,在这些应用成为现实之前,还需要进行大量的研究。”

极薄的单晶

用于制造巴斯超导体的薄片是极薄的单晶(比人的头发还要薄 1 万倍),易于弯曲,这也使其适合用于柔性电子产品,如计算机键盘、光学显示器、太阳能电池和各种汽车零部件。

因为 NbSe2 层之间的纽带是非常脆弱、分裂的薄片 – 具有完美平坦、无缺陷的表面 – 当这些薄片再次被推到一起时,会产生原子级的锐利界面。这使得它们成为用于量子计算的组件的绝佳候选。

虽然这不是第一次将 NbSe2 层压在一起形成弱超导链接,但这是第一次证明在一对扭曲薄片上的两个这样的结之间存在量子干涉。这种量子干涉使得研究人员能够通过施加一个小磁场来调节流经 SQUID 的最大超电流,从而创建一个极其灵敏的场传感器。他们还证明,通过改变两个薄片之间的扭曲角,可以系统地调整其设备属性。

来源:ScienceDaily

责任编辑:

Thenews.cc