新物質形態有助加快量子計算速度

劉霞

據物理學家組織網近日報道，美國物理學家發現了一種新的物質形態——拓撲超導態。這一突破有望提高電子設備的存儲能力并提升量子計算的能力。

最新研究負責人之一、紐約大學物理學助理教授賈瓦德·沙巴尼說：“我們的研究揭示了新的物質形態——拓撲超導態的實驗證據。這種新的拓撲狀態可以被操縱，因此，既可以加快量子計算的速度，又可以提高存儲能力。”

量子計算是一種比傳統計算方法快得多的方法。傳統計算機以0和1的形式處理數字位;而量子計算機的量子比特可以為0和1之間的任何值甚至兩者的疊加，因此，其能以指數方式提高數據的處理能力和速度。

在新研究中，沙巴尼團隊分析了量子態從傳統狀態到一種新的拓撲狀態的轉變，測量了這些狀態之間的能量勢壘，也直接測量了這個轉變的特征。

團隊將研究重點放在馬約拉納粒子上。馬約拉納粒子是自身的反粒子，所謂反粒子指的是具有相同質量，但具有相反電荷的粒子。

馬約拉納粒子的價值在于，它們有潛力將量子信息存儲在一個特殊的計算空間內，在這個空間中，量子信息不受環境噪聲的影響。然而，這些粒子也被稱為馬約拉納費米子，它們沒有天然的寄主物質，因此，研究人員一直在尋求設計平臺——例如新的物質形態，可以在其上進行計算。最新研究正是發現了這一新物質形態。

沙巴尼說：“新發現的這種在二維平臺上的拓撲超導態，為構建可擴展的拓撲量子比特鋪平了道路，不僅可以存儲量子信息，還可以操縱沒有錯誤的量子狀態。”