研究人员创造了一种新型的混合超导体，它集成了磁性，为更稳定的量子计算铺平了道路。来源:SciTechDaily.com

一个能包括来自德国维尔茨堡大学的研究人员在内的一个研究小组成功地创造了一种特殊的超导状态。这一发现可能会推动量子计算机的发展。

超导体是一种没有电阻就能导电的材料，这使它们成为核磁共振成像仪、磁悬浮列车甚至粒子加速器中电子元件的理想基础材料。然而，传统的超导体很容易受到磁性的干扰。一个国际研究小组现在已经成功地建立了一个混合装置，由一个稳定的近似超导体组成，通过磁性增强，其功能可以被特定控制。

他们将超导体与一种被称为拓扑绝缘体的特殊半导体材料结合在一起。拓扑绝缘体是一种表面导电但内部不导电的材料。这是由于它们独特的拓扑结构，即电子的特殊排列，”维尔茨堡大学(JMU)拓扑绝缘体研究所的物理学家查尔斯古尔德教授解释说。“令人兴奋的是，我们可以为拓扑绝缘体配备磁性原子，这样它们就可以被磁铁控制。”

样品支架测量在毫开尔文(-273°C)。图片来源:Mandal/JMU, seitlich erweitert mit Firefly

超导体和拓扑绝缘体耦合形成所谓的约瑟夫森结，这是由一层薄薄的非超导材料隔开的两个超导体之间的连接。“这使我们能够将超导性和半导体的特性结合起来，”古尔德说。“因此，我们将超导体的优势与拓扑绝缘体的可控性结合起来。利用外部磁场，我们现在可以精确地控制超导特性。这是量子物理学的真正突破!”

Superco导电性与磁性相遇

这种特殊的结合创造了一种奇异的状态，超导性和磁性结合在一起——通常情况下，这两种现象是相反的，很少共存。这被称为邻近诱导富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫(p-FFLO)状态。这种新的“具有控制功能的超导体”对实际应用很重要，比如量子计算机的发展。与传统计算机不同，量子计算机不是基于比特，而是基于量子比特(量子位)，它可以同时假设两种而是几种状态。

物理学家古尔德说:“问题是量子比特目前非常不稳定，因为它们对外部影响极其敏感，比如电场或磁场。”“我们的发现可以帮助稳定量子比特，以便它们将来可以用于量子计算机。”

能得到nal量子研究小组

实验研究是由劳伦斯·w·莫伦坎普(Laurens W. Molenkamp)教授在w<s:1>罗兹堡的实验物理学III主席的一个团队进行的。它是在西班牙圣塞巴斯蒂安材料物理中心(CFM)的F. Sebastian Bergeret教授和荷兰代尔夫特理工大学的Teun M. Klapwijk教授小组的理论专家的密切合作下进行的。

参考文献:“基于Josephson结的磁可调谐超电流”，作者:Pankaj Mandal, Soumi Mondal, Martin P. Stehno, Stefan iliki, F. Sebastian Bergeret, Teun M. Klapwijk, Charles Gould和Laurens W. Molenkamp, 2024年3月32日，Nature Physics。DOI: 10.1038 / s41567 - 024 - 02477 - 1

这个国际研究小组是由卓越小组资助的。qmat(量子材料的复杂性和拓扑)，德国研究基金会(DFG)，巴伐利亚自由州，西班牙Estatal de Investigación (AEI)，欧洲研究计划地平线2020和欧盟ERC高级资助计划。