超導合金隱藏的物質狀態被揭示,或可用於量子計算

超導合金隱藏的物質狀態被揭示,或可用於量子計算

愛荷華州立大學與埃姆斯實驗室的Jigang Wang領導的研究,揭示了超導合金中的一種隱藏狀態。

《自然材料》6月4日載文稱,美國愛荷華州立大學物理學和天文學教授、美國能源部埃姆斯實驗室科學家Jigang Wang和研究生Xu Yang、Chirag Vaswani等採用太赫茲“快閃”技術(太赫茲光量子調諧),以太赫茲頻率選擇性轟擊超導鈮錫合金,揭示了隱藏在超導性中的物質狀態。在對這種隱藏狀態有深入瞭解之後,或許將對實現更高速、無熱釋放的量子計算、信息存儲和通信技術等產生積極影響。

為了開啟因改變原子和亞原子水平的量子相互作用導致的物質隱藏狀態,需要強烈的單週期光子脈衝以太赫茲撞擊冷卻的合金。接著,需要另一束太赫茲光觸發超高速攝像機來對其進行拍攝。新的切換方案和隱藏量子相的發現,充滿了理論和技術上的挑戰。Wang分析說,為了尋找物質新的電子狀態,凝聚體物理學家們無法再完全指望於傳統的熱力學方法(如改變溫度、壓力和磁場等)。Wang說:“超導性隱藏著怎樣的狀態,人們知之甚少。而某些隱藏態或許是任何熱力學方法都無法認知的。”

大多數情況下,類似的狀態是不穩定的,而Wang等發現的物質狀態卻處於亞穩態。Wang說:“此處,量子淬滅(變化)太過迅速,整個系統看上去陷入了一個奇特的‘坪’,並忘記了返回的路線。因為快速淬滅(非熱力學系統),隱藏態就無所遁形了。”

Wang認為,該研究的挑戰在於如何控制並進一步穩定隱藏態,進而確定其是否適合量子邏輯運算。解決這一問題後,研究人員或許能將隱藏態用於量子運算等領域。


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