中日兩國科學家組成的團隊最新報告說，一種結(jié)構(gòu)簡單、制備容易的新型拓撲超導體材料有望推動實現(xiàn)拓撲量子計算，解決量子計算機面臨的主要挑戰(zhàn)——“退相干”問題。

超導量子計算機作為發(fā)展最快的一種量子計算機形式，目前廣泛存在“退相干”問題，是實現(xiàn)可擴展量子計算的主要障礙。“退相干”指量子系統(tǒng)狀態(tài)間相互干涉性質(zhì)的喪失，會導致量子計算出錯。

發(fā)表在新一期美國《科學》雜志上的論文說，研究人員第一次驗證了由鐵、碲和硒等成分組成的一種晶體材料存在拓撲超導態(tài)，并測出其自旋結(jié)構(gòu)和超導能隙。

拓撲超導體有別于傳統(tǒng)的超導體，其表面存在厚度約１納米的受拓撲保護的、無能隙的金屬態(tài)，內(nèi)部是超導體。論文通訊作者、東京大學博士后研究員張鵬對新華社記者說，研究結(jié)果證明，對這種晶體材料加磁場后，在受拓撲保護的金屬態(tài)和超導態(tài)的邊界會出現(xiàn)馬約拉納費米子。

張鵬說，兩個馬約拉納費米子交換位置后，系統(tǒng)狀態(tài)會改變，可以利用這種糾纏進行量子計算。

張鵬補充說，拓撲超導量子計算利用了馬約拉納費米子的拓撲穩(wěn)定性，可有效解決超導量子計算機面臨的“退相干”問題，原因是系統(tǒng)中的局域噪聲不能破壞拓撲性質(zhì)，除非噪聲大到對整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

中國科學院物理研究所丁洪教授和東京大學辛埴教授共同監(jiān)督了項目。

（原標題：中日科學家發(fā)現(xiàn)新型拓撲超導材料）