稀有三重态超导体发现为稳定量子计算提供终极关键

挪威科技大学的研究人员表示，NbRe可能是一种三重态超导体，能够为量子技术实现零电阻自旋输运。

挪威科技大学的科学家们相信，他们可能观察到了一种长期寻觅的超导形式，它可以使量子计算机更稳定，并显著提高能效。

该团队由挪威科技大学物理系和QuSpin研究中心的雅各布·林德教授领导，报告了合金NbRe表现得像三重态超导体的证据。

如果得到证实，这一发现可能为基于自旋的电子学和量子技术开辟新的道路。

"三重态超导体是许多从事固态物理学研究的物理学家愿望清单上的重中之重，"雅各布·林德教授说。

他补充道，三重态超导体材料是量子技术，更具体地说是量子计算领域的一种"圣杯"。

传统的超导体，被称为单重态超导体，可以无电阻地传输电流。

但它们内部的配对粒子不携带自旋。这限制了它们在依赖控制自旋而非电荷的自旋电子学和量子系统中的应用。

零电阻自旋输运

三重态超导体之所以不同，是因为它们的超导粒子携带自旋。

据林德称，"三重态超导体具有自旋这一事实带来了一个重要结果。我们现在不仅可以在零电阻下传输电流，还可以传输自旋电流。"

这很重要，因为自旋是电子的基本属性，可用于编码和传输信息。

自旋电子学的目标是用自旋代替电荷来处理信号，从而可能减少能源消耗并提高速度。

"当今量子技术的主要挑战之一是找到一种以足够高精度执行计算机运算的方法，"林德解释道。

不稳定性与误差仍然是扩大量子计算机规模的主要障碍。能够支持无损耗自旋输运的材料可能有助于解决这个问题。

研究人员与意大利的实验物理学家合作，测试了NbRe，一种铌-铼合金。

他们的测量表明，这种材料的行为与人们对传统单重态超导体的预期不同。

"在我们发表的文章中，我们证明了NbRe材料展现出的特性与三重态超导性相符，"林德说。

他提醒说，在得出确切结论之前，还需要做更多工作。"现在要最终确定该材料是否为三重态超导体还为时过早。

其中，这一发现必须得到其他实验组的验证。此外，进行进一步的三重态超导性测试也是必要的，"他说。

马约拉纳路径与前景

三重态超导体还与被称为马约拉纳粒子的奇异粒子有关。马约拉纳粒子是它自身的反粒子，被视为构建更稳定量子比特的希望所在。

这类粒子可能使得量子计算对环境噪声不那么敏感。

NbRe的另一个优势是其工作温度。这种材料在大约7开尔文的温度下变得具有超导性。

虽然温度仍然极低，但这明显高于其他一些三重态候选材料所需的大约1开尔文的温度，使得实验更具可行性。

"我们的实验研究表明，这种材料的行为与我们预期中的传统单重态超导体完全不同，"林德补充道。

如果独立团队证实了这一结果，NbRe可能成为下一代量子设备中结合超导性和自旋电子学的关键平台。

该研究结果已发表在《物理评论快报》上。

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