一组来自多个机构的科学家，由加利福尼亚大学河滨校区的物理学家彭维（Peng Wei）指导，发明了一种新的超导材料，可能在量子计算中具有应用前景，并可能被归类为“拓扑超导体”。
由加利福尼亚大学河滨校区的物理学家彭维领导的美国各个机构的研究团队创造了一种新颖的超导材料，持有量子计算应用的希望，并且正在探索作为潜在的“拓扑超导体”。
拓扑学，即形状的数学，在这里起着关键作用。拓扑超导体可以利用去局域化的电子或孔（后者像带正电的电子一样工作）来传输量子信息并以稳定的方式管理数据。
在今天发表在《科学进展》上的报告中，研究人员描述了他们如何将三角锑和在薄金薄膜表面生成的超导体融合在一起。这种独特的材料三角锑是手性的，意味着它无法被镜像自身，类似于我们的手。此外，它缺乏磁性。令人瞩目的是，团队在界面上发现了表现出明显自旋极化的量子态，为创建自旋量子比特或量子位提供了框架。
“通过建立手性材料和金之间非常干净的界面，我们创建了二维界面超导体，”物理学与天文学副教授彭维表示。“这个界面超导体是独特的，因为它的自旋能量比普通超导体提升了六倍。”
研究人员注意到，在磁场下，界面超导体在更高的磁场下转变为更强健的状态，表明它转变为“三重态超导体”，在磁条件下显示出更大的稳定性。
此外，与国家标准与技术研究所的科学家合作，他们发现结合金和铌薄膜的异质结构有效减少了由铌氧化物等材料缺陷引起的去相干，这是铌超导体常见的问题。他们演示了这种超导体可以转化为高质量、低损耗的微波谐振器，质量因子高达100万。
这一创新技术对于量子计算具有重要意义，这一领域利用量子力学的原理来解决传统计算机难以高效处理的复杂问题，正如跨国科技公司IBM所述。
“我们使用的材料比在量子计算中常规应用的材料更薄一个数量级，”彭维解释道。“这些低损耗微波谐振器是量子计算机中的重要元素，可能为低损耗超导量子比特铺平道路。量子计算的一个主要障碍是尽量减少去相干或量子信息在量子位系统内的丢失。”
去相干发生在量子系统与其环境相互作用时，信息逐渐与外部因素缠结，导致系统信息失去清晰度。这种现象对开发功能性量子计算机构成了显著障碍。
与依赖于磁性材料的早期技术相比，研究人员采用的新方法利用非磁性材料来确保更干净的界面。
“我们的材料代表了推动更具可扩展性和可靠性的量子计算组件的有前途的选择，”彭维说。
彭维在加利福尼亚大学河滨校区的研究生也为这项研究做出了贡献。
该研究论文题为“超导体-手性材料异质结构中的自旋活跃界面和局部增强泽曼场的特征。”
彭维的国家科学基金会CAREER奖、在加利福尼亚大学河滨校区和麻省理工学院之间共享的国家科学基金会融合加速器Track-C补助金，以及同样由加利福尼亚大学河滨校区和麻省理工学院共享的林肯实验室资金，支持了这项研究的加利福尼亚大学河滨校区部分。
这一技术已向加利福尼亚大学河滨校区技术合作办公室报告，并已提交临时专利。
加利福尼亚大学河滨校区（UCR）是一所博士研究型大学，是影响南加州内陆及全球社区重要问题的开创性研究中心。UCR的注册学生人数超过26,000人，反映了加利福尼亚丰富的文化多样性。该校于2013年 inaugurate 医学院，并通过UCR棕榈沙漠中心扩展了其在科切拉山谷的影响力。每年，UCR为美国经济贡献超过27亿美元。欲了解更多信息，请访问 www.ucr.edu。
