新发现的超导体材料Empowers量子计算机

我们已经发现了许多超导体，但这种异想天开的例子表明为什么一个超导体的新发现性能可能使其特别有用。最着名的超导体是旋转单曲，在左侧的岛上发现。然而，铀白细胞是一种罕见的旋转三重态，在岛上发现右侧，也存在于山顶的顶部，代表其对磁场的异常高的抗性。这些性质可以使其成为制造Qubits的良好材料，这可能在诸如从周围环境中干扰的干扰时保持量子计算机中的一致性。

国家标准和技术研究所（NIST）出土了建筑量子计算机的潜在有用的材料，其科学家发现了一个超导体，其可以避免沿着有效量子逻辑电路的方式偏离一个主要的障碍物。

新发现的复合铀DITELLINE或UTE2中的性质表明，它可以证明对量子计算机开发的一个NEMSES具有高度抵抗力 - 使如此计算机的内存存储交换机的难度呼吸，称为足够长的功能以完成计算在失去允许它们作为群组操作的微妙的物理关系之前。这种关系称为量子连贯性，由于来自周围世界的干扰，难以维持。

该化合物对磁场的不寻常和强烈的抵抗使其成为超导（SC）材料中的稀有鸟，这为量子位设计提供了明显的优势，主要是它们对可以容易地蠕动到量子计算的误差的抵抗力。根据研究团队的昵称Butch，UTE2的特殊行为可以使其对新生量子计算机行业有吸引力。

“这是诸如量子信息时代的硅，”NISt中子研究中心（NCNR）的物理学家说，Butch说。“你可以使用铀Ditellideride来构建高效量子计算机的Qbits。”

该团队的研究成果，其中包括来自马里兰州大学和Ames实验室的科学家，今天在学报中出现。他们的论文详细说明了ute2的罕见属性，这是从技术应用和基本科学的角度来看有趣的。

其中一个是通过UTE2伴侣进行电力的异常方式。在铜线或其他一些普通导体中，电子作为辛颗粒行进，但在所有SC中它们形成了被称为Cooper对的。导致这些配对的电磁相互作用负责材料的超导性。在揭开配对的三家科学家（并分享诺贝尔奖这样的人）之后，对这种超导性的解释被命名为BCS理论。

对该库串配对特别重要的是所有电子都有的属性。被称为量子“旋转”，它使电子表现得像它们每个都有一个小条磁铁穿过它们。在大多数SCS中，配对的电子以单向定向的量子旋转 - 一个电子点向上，而其伴侣指向。这种相对的配对被称为旋转单线。

但是，少数已知的超导体是非规范的，而UTE2则看起来是其中。他们的Cooper对可以以三种组合中的一个定向旋转，使它们自旋三态。这些组合允许基金会的旋转以平行而不是反对来定向。大多数旋转三重态SCS预计也是“拓扑”SCs，具有高度有用的特性，其中超导性将在材料的表面上发生，并且即使在外部干扰面上也将保持超导。

“这些平行的自旋对可以帮助计算机保持功能，”Butch说。“由于量子波动，它不会自发地崩溃。”

所有Quantum计算机向上，直到这一点需要一种方法来纠正周围环境中蠕动的错误。SCS长期以来已经被理解为具有一般优势作为量子计算机组件的基础，并且量子计算机开发的几个商业进步已经涉及由超导体制成的电路。拓扑SC的性质 - 量子计算机可能采用 - 将具有额外的优势，不需要量子纠错。

“我们想要一个拓扑SC，因为它会给你免费的Qubits。他们可能有很长的寿命，“Butch说。“拓扑SC是替代量子计算的替代路由，因为它们会保护Qubit从环境中保护。”

该团队在探索基于铀的磁体的同时撞到了UTE2，其电子特性可以通过改变它们的化学，压力或磁场来调节，当您想要定制的材料时有用的功能。（这些参数都不是基于放射性。该材料含有“枯竭的铀”，仅略微放射性。由UTE2制作的QUBITS将是微小的，它们很容易被计算机的其余部分从他们的环境中屏蔽。）

该团队并未指望该化合物拥有他们发现的物业。

“UTE2首先在20世纪70年代创作了，甚至相当于最近的研究文章将其描述为不起眼，”Butch说。“我们碰巧在我们合成相关材料时制作一些UTE2，因此我们在较低的温度下测试了它，以了解可能有些现象可能被忽视。我们很快意识到我们手上非常特别。“

NIST团队开始在NCNR和马里兰大学的专业工具中探索UTE2。他们看到它在低温下变得超导（低于-271.5摄氏度，或1.6 kelvin）。其超导特性类似于罕见的超导体，其同时是铁磁性的，起到低温永磁体。然而，好奇地，UTE2本身不是铁磁。

“这使UTE2为单独的原因而言，”Butch说。

它对磁场也具有高度耐受性。通常，场将破坏超导性，但根据应用领域的方向，UTE2可以承受高达35特斯拉的场。这与典型的冰箱磁铁一样强度为3,500倍，多次比大多数低温拓扑SCS都能忍受。

虽然该团队尚未得知ute2是一种拓扑Sc，但是Butch表示这种对强磁场的这种不寻常的阻力意味着它必须是旋转三重态SC，因此它也可能是拓扑SC。这种阻力也可能有助于科学家了解UTE2的性质，也许是超导性本身。

他说：“探索它进一步可能会让我们深入了解稳定这些平行旋转的SCS，”他说。“SC研究的主要目标是能够理解超导，我们知道在哪里寻找未被发现的SC材料。现在我们不能这样做。那些对他们至关重要的是什么？我们希望这种材料会告诉我们更多。“

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纸：S. RAN，C. Eckberg，Q.-P。丁，Y.Furukawa，T. Metz，S.R.萨哈，I-L。刘，M. Zic，H. Kim，J.Paglione和N.P.屠宰。几乎铁磁性旋转三重态超导性。科学。2019年8月15日在线发布。DOI：10.1126 / science.aav8645.