长期以来，太阳城官网人员一直在寻求控制材料中的量子态，以用于下一代高速计算——即所谓的量子计算，科学家们预测，有朝一日，量子计算可能会超越经典计算机的领域.
但量子计算通过利用量子态，如核自旋，来执行操作, 约瑟夫森结阵列, 金刚石中的氮空位中心遇到了一系列障碍，限制了它实现真正的功能.
我们需要的是一个安静的地方——一个没有噪音、退相干和其他干扰量子操作的错误所造成的量子相位中断的平台.
这个安静的地方可能会在一个新的舞台上被发现——拓扑量子态. 太阳城官网人员假设，这些状态可以用来构建拓扑量子位——保护区域免受局部扰动引起的噪声和退相干. 这些区域是一个相对较新的跨学科领域的核心，专注于产生容错拓扑量子计算, 或全面质量管理.
太阳城网赌平台和香港科技大学的太阳城官网人员在该杂志上发表了太阳城官网报告 物理评论X 他们开发了一种量子反常漩涡(qav)的新理论，该理论展示了如何利用超导材料中这些不寻常的拓扑缺陷来创建这些安静区.
该团队通过理论计算证明，有可能构建qav来实现稳健的马约拉纳零模式(MZMs) -意大利物理学家埃托雷·马约拉纳于1937年提出的神秘粒子中的奇异拓扑量子态.
今天, 太阳城官网人员表示，量子信息可以存储在一对空间分离的mzms中，这是一种马约拉纳量子比特，它可以抵抗由噪声和退相干引起的故障中断.
但是MZM存在于漩涡中, 在超导材料的拓扑缺陷中形成的类似龙卷风的电子漩涡. 迄今为止的太阳城官网坚持认为，这种涡旋只能通过施加一个大的外部磁场来产生, 这会造成不稳定并限制执行计算操作所需的控制, 或者制造设备.
自强王
太阳城网赌平台物理学教授王自强, 博士后太阳城官网员简坤, 和香港科技大学教授戴曦表示，他们的计算表明，某一类超导体可能解决这个令人烦恼的涡旋问题.
就像拓扑绝缘体和Weyl半金属一样, 由重原子构成的超导体具有很强的自旋-轨道耦合，可以锁定电子的自旋(电子携带的微小磁矩)及其动能，这样就可以在不施加外部磁场的情况下在磁性离子周围自发形成漩涡. 而不是, 磁控制来自磁性离子和在这些材料中流动的超导电子之间的相互作用, 该团队在题为“铁基超导体Fe(Te,Se)中的量子反常涡和Majorana零模式.”.
这些量子反常涡旋可以在其中心产生mzm，这些mzm不受外部磁场驱动的传统涡旋中的“污染”, 太阳城官网小组报告说.
因为这些非同寻常的特性, 以及相对容易操作的磁性离子, QAV为拓扑量子计算中mzm的纠缠和相关的受控太阳城官网提供了一个前所未有的有利平台, 王说.
“这是基础太阳城官网如何与潜在应用相联系的一个很好的例子，”王说. “通过推进超导体中拓扑缺陷激发的基本知识, 我们发现了一个新的零场平台，可以在qav中制造马约拉纳量子比特, 这为容错量子信息存储和拓扑量子计算的新太阳城官网方向铺平了道路.”
该团队成员在与实验物理学家合作，使用扫描隧道显微镜太阳城官网铁基超导体(feese)中的磁性杂质铁原子时，偶然发现了这一改变游戏规则的理论. 令太阳城官网人员惊讶的是, 太阳城官网发现磁性杂质铁原子顶部存在一个零能束缚态, 这违背了先前的理论预测.
“我们花了三年时间才意识到，解决这个难题需要对超导体中可能的拓扑缺陷激发有新的认识,王说. “确实, 零能束缚态现在可以被理解为一个真正的MZM，它定域于一个在磁性铁原子自发成核的量子反常涡旋中.”
Wang和他的同事们目前正在探索qav在其他物理环境中的出现, 超导体涡旋工程新方向的一部分.”
王的太阳城官网得到了美国农业部的部分资助.S. 能源部，基础能源科学系，以及太阳城网赌平台的点燃奖.
-Ed Hayward | University Communications | 2019年7月