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2021-06-29 21:17

物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種有望用于量子計(jì)算的新型超導(dǎo)體的獨(dú)特性能

由明尼蘇達(dá)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一種獨(dú)特的超導(dǎo)金屬在作為一個(gè)非常薄的層時(shí)更具有彈性。這項(xiàng)研究是朝著了解材料中的非常規(guī)超導(dǎo)狀態(tài)這一更大目標(biāo)邁出的第一步，這種超導(dǎo)狀態(tài)未來(lái)有可能被用于量子計(jì)算。這項(xiàng)合作包括明尼蘇達(dá)大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的四名教師--Vlad Pribiag副教授、Rafael Fernandes教授、Fiona Burnell和Ke Wang助理教授，以及康奈爾大學(xué)和其他一些機(jī)構(gòu)的物理學(xué)家。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然-物理學(xué)》上，這是一份由《自然研究》雜志出版的、經(jīng)同行評(píng)議的科學(xué)月刊。

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二硒化鈮（NbSe2）是一種超導(dǎo)金屬，這意味著它可以導(dǎo)電，或?qū)㈦娮訌囊粋€(gè)原子傳輸?shù)搅硪粋€(gè)原子時(shí)沒(méi)有阻力。當(dāng)材料處于非常小的尺寸時(shí)，其行為不同并不罕見(jiàn)，但NbSe2具有潛在的有益特性。研究人員發(fā)現(xiàn)，二維形式的材料（只有幾個(gè)原子層厚的非常薄的襯底）是一種更有彈性的超導(dǎo)體，因?yàn)樗哂须p重對(duì)稱性，這與同一材料的較厚樣品有很大不同。

在Fernandes和Burnell對(duì)這種二維材料的奇異超導(dǎo)性的理論預(yù)測(cè)的激勵(lì)下，Pribiag和Wang開(kāi)始研究原子薄的二維超導(dǎo)設(shè)備："我們預(yù)計(jì)它有一個(gè)六重旋轉(zhuǎn)模式，像雪花一樣，盡管有六重結(jié)構(gòu)，但它在實(shí)驗(yàn)中只顯示了兩重行為。這是第一次在真正的材料中看到[這種現(xiàn)象]，"。

研究人員將新發(fā)現(xiàn)的NbSe2中超導(dǎo)狀態(tài)的雙重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性歸因于兩種密切競(jìng)爭(zhēng)的超導(dǎo)類型之間的混合，即傳統(tǒng)的s波類型--典型的NbSe2，以及在少數(shù)層NbSe2中出現(xiàn)的非常規(guī)d型或p型機(jī)制。這兩種類型的超導(dǎo)性在這個(gè)系統(tǒng)中具有非常相似的能量，正因?yàn)槿绱耍鼈兿嗷ビ绊�，相互�?jìng)爭(zhēng)。

Pribiag和Wang說(shuō)，他們后來(lái)意識(shí)到康奈爾大學(xué)的物理學(xué)家們正在使用一種不同的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，即量子隧道測(cè)量來(lái)審查同樣的物理學(xué)現(xiàn)象。他們決定將他們的結(jié)果與康奈爾大學(xué)的研究結(jié)合起來(lái)，發(fā)表一份綜合研究報(bào)告。

Burnell、Pribiag和Wang計(jì)劃在這些初步結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究原子級(jí)薄的NbSe2與其他奇異的二維材料相結(jié)合的特性，這最終可能導(dǎo)致使用非常規(guī)的超導(dǎo)狀態(tài)，如拓?fù)涑瑢?dǎo)性，來(lái)構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)。

"我們想要的是一個(gè)原子尺度上完全平坦的界面。相信這個(gè)系統(tǒng)將能夠給我們一個(gè)更好的平臺(tái)來(lái)研究材料，以便將它們用于量子計(jì)算應(yīng)用。"

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