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50多年前預(yù)測的量子態(tài)發(fā)現(xiàn)
2023-08-21 16:10:38來源: 科技日報


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德國漢堡大學(xué)物理學(xué)家在最新一期《自然》雜志上刊發(fā)論文稱,他們首次讓所謂的量子點(diǎn)內(nèi)的電子配對,50多年前日本量子科學(xué)家從理論上預(yù)測過這種量子態(tài)。這項研究有助科學(xué)家進(jìn)一步探究超導(dǎo)體的秘密,促進(jìn)超導(dǎo)量子比特計算機(jī)的發(fā)展。

電子通常相互排斥,這種現(xiàn)象對許多材料的電阻等性能產(chǎn)生了巨大影響。如果電子被“黏合”在一起“成雙成對”變成玻色子,情況就會發(fā)生巨大變化。“玻色子化”的電子不像單個電子那樣相互排斥,許多可以身處相同位置或一致行動。擁有這種“玻色子化”電子對的材料最有趣的特性之一是超導(dǎo)性。

在本研究中,漢堡大學(xué)科學(xué)家讓一種名為量子點(diǎn)的人造原子內(nèi)的電子配對,量子點(diǎn)是納米結(jié)構(gòu)電子設(shè)備的最小組成部分。

為做到這一點(diǎn),團(tuán)隊逐一將原子內(nèi)的電子“鎖”在由銀制成的小籠中,隨后,他們將鎖定的電子耦合到一個超導(dǎo)體上,如此一來,電子繼承了超導(dǎo)體的配對趨勢。而且,他們將實驗特征(一個能量非常低的光譜峰值)與日本量子科學(xué)家町田和重等人在20世紀(jì)70年代初預(yù)測的量子態(tài)聯(lián)系起來。

迄今科學(xué)家還沒有通過實驗方法直接檢測到該狀態(tài),但荷蘭和丹麥科學(xué)家最近開展的研究表明,它有利于抑制超導(dǎo)量子比特中不必要的噪聲,而超導(dǎo)量子比特是現(xiàn)代量子計算機(jī)的重要組成部分。

町田和重寫信給該論文第一作者盧卡斯·施耐德博士稱,感謝他“發(fā)現(xiàn)”了自己在半個世紀(jì)前的舊論文并借助巧妙的方法,在實驗中證明了這一點(diǎn)。(劉霞)

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