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[導(dao)(dao)讀]美國哈佛大(da)學(xue)官(guan)網近日發出(chu)公告(gao)稱，該校保爾森工程與應用科(ke)(ke)學(xue)學(xue)院（SEAS）科(ke)(ke)學(xue)家成功實現在(zai)超導(dao)(dao)材料(liao)內傳(chuan)輸電子自旋信息，從而克服了量子計算的一大(da)主要挑戰。

美國哈佛大學官網近日發出公告稱，該校保爾森工程與應用科學學院（SEAS）科學家成功實現在超導材料內傳輸電子自旋信息，從而克服了量子計算的一大主要挑戰。這一發表在《自然·物理學》雜志上的最新突破，將為構建量子傳導裝置奠定基礎。電子不僅只有所帶的電荷能傳遞信息，其不同的自旋態也攜帶著信息。電子的“向上自旋”和“向下自旋”可以分別作為“0”和“1”用于量子信息處理，但遵循量子力學原理的電子不只有這兩種自旋方向，它能夠沿著任何方向自旋。

如果將(jiang)所有這(zhe)些(xie)自(zi)(zi)旋方向同(tong)時(shi)利用(yong)，將(jiang)構建出更強大的新型量子計(ji)算機(ji)。目前在物(wu)理學分支(zhi)自(zi)(zi)旋電子學領(ling)域，科學家們熱衷于捕獲和測量電子自(zi)(zi)旋并(bing)試圖構建基于自(zi)(zi)旋的電子門和電路。

超導材料因其電子運動不會消耗任何能量，成為科學家們研制能耗很少的量子裝置的最佳選擇，但相關研究長期以來也面臨一大難題：超導材料內流動的庫伯電子對軌道完全對稱，兩個自旋方向會完全相反，最后自旋動量相互抵消變成零，因此不能傳輸電子自旋信息。

現在(zai)，SEAS物理學(xue)教授阿(a)米爾·亞柯比帶領的(de)研(yan)究團隊構建(jian)(jian)出簡單的(de)超(chao)導裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，找(zhao)到了控制(zhi)超(chao)導體(ti)材料中流(liu)動(dong)電子自旋的(de)全(quan)新方(fang)法。他(ta)們構建(jian)(jian)的(de)超(chao)導裝(zhuang)置(zhi)(zhi)是一種(zhong)三(san)明治結構，上下兩(liang)個外(wai)層為超(chao)導體(ti)，會賦予夾(jia)層非(fei)超(chao)導材料碲化汞與(yu)外(wai)層接(jie)近的(de)超(chao)導性。在(zai)這(zhe)種(zhong)超(chao)導裝(zhuang)置(zhi)(zhi)內，電子對(dui)軌道對(dui)稱性被打(da)破，自旋不(bu)再(zai)反(fan)對(dui)稱（即自旋方(fang)向不(bu)再(zai)相反(fan)），而是沿(yan)不(bu)同方(fang)向交替自旋。

研究團隊現已能夠測量不同位點的自旋動量，并能調整電子對的自旋動量總和。亞柯比表示，新研究將為量子信息儲存打開全新可能，三明治結構獨特的超導性能也將帶來全新的量子材料。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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