美國哈佛大學官網(wǎng)近日發(fā)出公告稱,該校保爾森工程與應用科學學院(SEAS)科學家成功實現(xiàn)在超導材料內(nèi)傳輸電子自旋信息,從而克服了量子計算的一大主要挑戰(zhàn)。這一發(fā)表在《自然·物理學》雜志上的最新突破,將為構(gòu)建量子傳導裝置奠定基礎。 dKm`14f]@G  
!lhFKb;  
電子不僅只有所帶的電荷能傳遞信息,其不同的自旋態(tài)也攜帶著信息。電子的“向上自旋”和“向下自旋”可以分別作為“0”和“1”用于量子信息處理,但遵循量子力學原理的電子不只有這兩種自旋方向,它能夠沿著任何方向自旋。如果將所有這些自旋方向同時利用,將構(gòu)建出更強大的新型量子計算機。目前在物理學分支自旋電子學領域,科學家們熱衷于捕獲和測量電子自旋并試圖構(gòu)建基于自旋的電子門和電路。 MKC$;>i  
kon5+g9q  
9 ZGV%Tw  
超導材料因其電子運動不會消耗任何能量,成為科學家們研制能耗很少的量子裝置的最佳選擇,但相關研究長期以來也面臨一大難題:超導材料內(nèi)流動的庫伯電子對軌道完全對稱,兩個自旋方向會完全相反,最后自旋動量相互抵消變成零,因此不能傳輸電子自旋信息。 Fj^AWv^/  
>$uUuiyL4  
現(xiàn)在,SEAS物理學教授阿米爾·亞柯比帶領的研究團隊構(gòu)建出簡單的超導裝置,找到了控制超導體材料中流動電子自旋的全新方法。他們構(gòu)建的超導裝置是一種三明治結(jié)構(gòu),上下兩個外層為超導體,會賦予夾層非超導材料碲化汞與外層接近的超導性。在這種超導裝置內(nèi),電子對軌道對稱性被打破,自旋不再反對稱(即自旋方向不再相反),而是沿不同方向交替自旋。 ^X&)'H  
f>niFPW"  
研究團隊現(xiàn)已能夠測量不同位點的自旋動量,并能調(diào)整電子對的自旋動量總和。亞柯比表示,新研究將為量子信息儲存打開全新可能,三明治結(jié)構(gòu)獨特的超導性能也將帶來全新的量子材料。