二維超導(dǎo)材料上觀察到磁激發(fā)態(tài)或?yàn)橹圃炝孔佑?jì)算機(jī)開辟新途徑

二維超導(dǎo)材料上的磁場“納米星星”

　　法國和俄羅斯科學(xué)家日前在二維超導(dǎo)材料上發(fā)現(xiàn)一種特殊的磁場擾動(dòng)，就像一個(gè)個(gè)微小的振蕩星。這些激發(fā)態(tài)由摻入超導(dǎo)材料的磁性原子產(chǎn)生，這意味著“于淥—芝巴—魯西諾夫”狀態(tài)(YSR態(tài))鏈不只是理論，在實(shí)驗(yàn)中也可以觀察到。研究人員稱，這一成果或?yàn)橹圃炝孔佑?jì)算機(jī)開辟新途徑。

　　YSR態(tài)由中國物理學(xué)家于淥和日本、蘇聯(lián)科學(xué)家在上世紀(jì)60年代分別提出。他們預(yù)測，摻入超導(dǎo)材料中的磁性原子一定會(huì)在其周圍形成一種特殊的激發(fā)態(tài)——電子—空穴駐波，這被稱為“于淥—芝巴—魯西諾夫”狀態(tài)。根據(jù)計(jì)算，圍繞這些YSR態(tài)會(huì)可能形成拓?fù)鋵?dǎo)電區(qū)，電流在此只能向一個(gè)方向流動(dòng)。

　　據(jù)俄羅斯莫斯科物理技術(shù)學(xué)院(MIPT)近日消息，在其超導(dǎo)系統(tǒng)拓?fù)淞孔蝇F(xiàn)象實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)下，巴黎高科高等物理化學(xué)所教授德米特里·羅迪切夫構(gòu)建了超低溫掃描隧道顯微鏡，讓研究人員首次觀察到高質(zhì)量的YSR態(tài)現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)中所用的二維超導(dǎo)材料是二硒化鈮晶體。研究人員觀察到的YSR態(tài)被束縛在摻入二維超導(dǎo)材料的磁性原子周圍，而且在二維系統(tǒng)中，磁擾動(dòng)跨越的距離更遠(yuǎn)、更穩(wěn)定。如果能將它們排成合適陣列，有望用在量子電子器件中。

　　MIPT超導(dǎo)系統(tǒng)拓?fù)淞孔蝇F(xiàn)象實(shí)驗(yàn)室主管瓦西里·斯托雅羅夫表示，他們證明了用二維材料而不是三維材料，會(huì)使YSR態(tài)的空間擴(kuò)大幾十納米，比在一般三維超導(dǎo)材料中大10倍。射線沿著二硒化鈮晶格軸發(fā)出，形成的激發(fā)面就像一個(gè)六角電子星。這些“星星”更穩(wěn)定，更適于生成新的拓?fù)浔Ｗo(hù)態(tài)。

　　多年來，科學(xué)家一直在嘗試多種方案構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的要素基礎(chǔ)，但量子系統(tǒng)對外部影響極為敏感，用拓?fù)浔Ｗo(hù)電子態(tài)來抵抗退相干是影響之一。研究人員指出，在二維超導(dǎo)體的磁原子鏈或磁原子團(tuán)中可能造出更靈活的、避免退相干的拓?fù)浔Ｗo(hù)量子態(tài)，從而為造出量子計(jì)算機(jī)開辟了新路線。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·物理學(xué)》雜志上。