薛定谔的超导材料能同时自然稳定在两种状态

据外国媒体《新地图集》报道，量子计算机可以将数据存储在“量子位”上，这种“量子位”可以同时存在于两种状态，因此有一天它们的潜力可能会远远超过传统计算机。理论上，这听起来不错，但实际上，很难生产出能做到这一点并能长时间保持稳定的材料。现在，约翰·霍普金斯大学的研究人员发现了一种自然处于两种状态的超导材料，这可能是迈向量子计算机的重要一步。

我们目前的计算机是建立在二进制系统上的。这意味着它们以二进制“位”(一系列1和0)的形式存储和处理信息。该系统以前运行良好，但近年来计算机的整体开发速度有所放缓。

量子计算机可以扭转这一趋势。关键是使用量子位，它可以同时存储1、0或0和1的数据，这和薛定谔著名的思想实验是一样的。有了这一附加功能，量子计算机将能够在涉及大量数据的任务中胜过传统计算机，如人工智能、天气预报和药物开发。

问题是由传统计算机制造的材料在它们的舒适范围之外不能很好地工作。到目前为止，实际量子计算机的大部分进展都是使用超导体取得的。为了保持常规超导体中两种状态的叠加，有必要对每个量子位施加非常精确的外部磁场。

但是现在，该团队发现了一种可以在没有任何外部磁场的情况下自然堆积的材料。这种材料叫做β-Bi2Pd。当它被制成一个环时，它就变成了通量量子位。这意味着电流可以同时顺时针和逆时针流动。

该研究的第一作者李说:“我们发现某些超导材料具有特殊的特性，这可能成为未来技术的基础。β-Bi2Pd环已经处于理想状态，可以在没有任何其他修改的情况下工作。这可能会改变游戏规则。”

尽管这一发现很有趣，研究人员说这只是迈向实用量子计算机的一步。还有另一个缺失的部分——假设的粒子，叫做马荣纳费米子，它的反粒子就是它自己。通过对材料中分离的一对蛋黄酱费米子进行编码，人们认为它们足够稳定，可以防止量子计算机中的数据丢失。

问题是，到目前为止，蛋黄酱费米子的性质只在“准粒子”中被检测到，这是由其他粒子的运动引起的，但它们本身并不是“真正的”粒子。它们可以被认为是饮料中的气泡——它们可以被清楚地观察和测量，但是它们是由其他粒子的相互作用产生的。也许纳米粒子本身还没有被发现是粒子，但是它们被认为隐藏在某种超导材料中。在他们的测试中，研究人员发现β-Bi2Pd薄膜是正确的材料类型，这意味着下一步实际上是在材料中寻找粒子。

李·说:“最终目标是发现和操纵费米子，这对于实现容错量子计算以真正释放量子力学至关重要。”

这项研究发表在科学杂志上。