比頭發(fā)絲薄1萬(wàn)倍？量子計(jì)算機(jī)迎來(lái)升級(jí)

英國(guó)巴斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種制造“單晶片”器件的方法，這種器件非常薄，而且沒(méi)有缺陷，有可能超越今天量子計(jì)算機(jī)電路中使用的組件。

這項(xiàng)研究發(fā)表在本月的《納米快報(bào)》上。

該大學(xué)物理系的研究小組在探索超導(dǎo)體鈮二硒化物(NbSe?)兩層之間的連接處時(shí)發(fā)現(xiàn)的。這兩層被分離，相互扭曲約30度，然后又被壓在一起。通過(guò)拆分、扭曲和重新組合這兩層材料，研究人員能夠構(gòu)建超導(dǎo)量子干涉儀設(shè)備(SQUID)——這是一種非常敏感的傳感器，用于測(cè)量極其微小的磁場(chǎng)。

SQUID有著廣泛的重要應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療保健(如心臟病學(xué)和腦磁圖描記術(shù)——一種繪制大腦功能的測(cè)試)和礦產(chǎn)勘探。

SQUID也是當(dāng)今商用量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)建模塊，這種計(jì)算機(jī)執(zhí)行某些計(jì)算任務(wù)的速度比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快得多。量子計(jì)算仍處于起步階段，但在未來(lái)10年，它可能會(huì)改變?cè)S多行業(yè)的企業(yè)和組織解決問(wèn)題的能力——例如，快速發(fā)現(xiàn)新藥和新材料。

“由于其原子完美的表面，幾乎完全沒(méi)有缺陷，我們看到了這種晶體片在未來(lái)建造量子計(jì)算機(jī)中發(fā)揮重要作用的潛力。”該研究作者之一西蒙·本德教授說(shuō)，“此外，SQUID是生物研究的理想選擇——例如，它們現(xiàn)在被用于追蹤磁性標(biāo)記藥物通過(guò)腸道的路徑——所以我們非常興奮地看到我們的設(shè)備也能在這一領(lǐng)域開(kāi)發(fā)。”

然而，這是一種全新的、未經(jīng)實(shí)踐的制造SQUID的方法，在應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)之前，還需要進(jìn)行大量研究。”

用于制造新型超導(dǎo)體的薄片是一種極薄的單晶(比人的頭發(fā)還要薄1萬(wàn)倍)，易于彎曲，這也使其適合用于柔性電子產(chǎn)品，如用于電腦鍵盤、光學(xué)顯示器、太陽(yáng)能電池和各種汽車部件。

因?yàn)镹bSe?層之間的化學(xué)鍵，它們非常脆弱，被切割的薄片——有著完美的平坦、無(wú)缺陷的表面——當(dāng)再次被推到一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生原子級(jí)的尖銳界面。這使得它們成為用于量子計(jì)算的組件的絕佳候選。

雖然這不是第一次把NbSe?層壓在一起，以創(chuàng)建一個(gè)弱超導(dǎo)連接，但這是第一次演示在一對(duì)扭曲薄片上的兩個(gè)這樣的結(jié)之間的量子干涉。這種量子干涉使得研究人員可以通過(guò)施加一個(gè)小磁場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)流經(jīng)SQUID的最大超電流，創(chuàng)造出一個(gè)極其敏感的磁場(chǎng)傳感器。研究人員還證明，通過(guò)改變兩片薄片之間的扭曲角度，可以系統(tǒng)地調(diào)節(jié)器件的性能。

關(guān)鍵詞： 量子 計(jì)算機(jī) 迎來(lái)升級(jí) 頭發(fā)絲