中利网新方法首次验证天然材料具有拓扑超导性或加速容错型量子计算机的到来

　　据最新一期《科学》杂志报道，英国牛津大学和爱尔兰科克大学等机构合作，开发出一种强大的新技术中利网，首次实验证实天然材料碲化铀（UTe2）具备内在拓扑超导性。这为大规模、容错型量子计算机的核心材料筛选提供了关键方法。

　　量子计算机的量子比特极易受到环境噪声干扰，导致“量子退相干”，这限制了量子计算的稳定性和实用性。

　　拓扑超导体被认为是突破这一瓶颈的理想材料。其表面能承载一种名为“马约拉纳费米子”的全新量子粒子。理论上，这些粒子可被用于稳定地存储量子信息，而不会受到当前量子计算机所面临的噪声和无序环境的干扰。几十年来中利网，物理学家一直在寻找一种真正的内在拓扑超导体，但从未发现任何一种材料能完全满足所有条件。

　　UTe2自2019年发现以来，一直被认为是具有内在拓扑超导性的候选材料，但此前未有实验能直接验证这一点。

　　此次实验中，研究团队使用了扫描隧道显微镜（STM）。该仪器无需使用光或电子束，而是利用原子级尖锐的超导探针在原子尺度上获取超高分辨率图像，可排除普通表面电子的干扰。更关键的是，团队使用了一种全新操作技术，即“安德列夫STM”。这是首个可专门探测拓扑超导表面态的实验技术，目前全球仅三处实验室可实现。

　　结果表明，UTe2确实是一种内在拓扑超导体，但其中的马约拉纳费米子以成对形式存在，无法单独分离，因此尚不能满足可操作量子比特的全部条件。

　　尽管如此，这项研究仍具有重大意义。这意味着，他们首次找到了一种方法，可一劳永逸地确定某种材料是否能有效用于某些量子计算微芯片。

　　今年早些时候中利网，微软发布了世界上第一个由拓扑核心驱动的量子处理单元马约拉纳1。但微软表示，需要基于精心设计的传统材料堆栈才能合成拓扑超导体。此次研究意味着，科学家现在可使用简单的晶体材料来取代复杂且昂贵的人工电路，为下一代量子计算提供了更经济高效的拓扑量子比特解决方案。

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