台學者合作發現「量子電腦」新材料，為相關領域開啟研究新頁

文：朱明文（台灣大學凝態中心及新穎材料原子級科學研究中心研究員）. 因電腦科技及當代演算法而衍生的快速資料檢索、電子地圖導航、物聯網技術，乃至 ... 集團資訊關於我們集團介紹我們的團隊旗下媒體關鍵評論網everylittled.INSIDE運動視界Cool3c電影神搜未來大人物歐搜哇旗下節目多元服務Ad2Taketla拿票趣關鍵議題研究中心Cr.EDShareParty達思智能科技與我們合作內容行銷與廣告業務異業合作原創內容暨內容媒體業者合作加入我們新聞中心 2020/03/13,科學PhotoCredit:Reuters/達志影像物理雙月刊PSROC《物理雙月刊》為中華民國物理學會旗下之免費物理科普電子雜誌。

透過國內物理各領域專家、學者的筆，為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識，並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。

透過文字、圖片、影片的呈現帶領讀者走進物理的世界，探尋物理之美。

《物理雙月刊》努力的首要目標為吸引台灣群眾的閱讀興趣，進而邁向國際化，成為華人世界中重要的物理科普雜誌。

看更多此作者文章...訂閱作者收藏本文文：朱明文（台灣大學凝態中心及新穎材料原子級科學研究中心研究員）因電腦科技及當代演算法而衍生的快速資料檢索、電子地圖導航、物聯網技術，乃至人工智慧應用，已徹底改變人類的日常生活樣貌，相關科技的進展，不斷朝更快的運算速度與更好的演算效率演進。

於是，進階的半導體製程、新穎材料與物理性質的研究開發、突破性的演算法成為各國競相投入的前瞻軟硬體科研議題，同時形塑出量子電腦的概念。

相較於電腦以「0」與「1」二元進位方式來執行演算，量子運算則將「0」與「1」並置為一體，相互疊加，可處理更多更複雜的運算與資訊。

其發展因而具有劃時代的影響性，不僅有利於解決氣候變遷、藥物開發等複雜議題背後所涉及的龐大計算需求，對國防、金融資通應用的資訊加密，亦扮演舉足輕重的角色。

量子計算架構經過數十年的發展，已有長足進步。

然而，對應的硬體層面則仍有諸多挑戰與限制，其中最關鍵的為找到能同時乘載「0」與「1」二元狀態的物質，且能操控材料中所對應的量子位元（qubit）。

例如，由傳統超導體建構成的超導環（superconductingring），在微妙的外加磁場調控下，確實可能達到順時針與逆時針超導電流共存於單一環中的狀態，而滿足量子位元兩態共存的需求。

然而，對應的外加磁場往往非常小，使得精準、可靠的磁場調控非常困難。

因此，科學家們數十年來努力尋找零外加磁場下，同時具有順逆時針超導電流的超導環，但苦無明確的突破，直到這次美國團隊的突破性工作。

美國約翰霍普金斯大學李禹帆博士、許曉英博士、錢嘉陵教授（美國物理學會會士、美國科學促進會AAAS會士、台灣中研院院士），與台灣大學凝態中心及新穎材料原子級科學研究中心朱明文研究員，發現由新穎材料β-Bi2Pd多晶織構薄膜（texturedpolycrystallinefilm）所作成的超導環，具有不尋常的半量子磁通量（half-quantumflux）。

最重要的是容許在零外加磁場下，有順逆時針超導電流共存，為量子電腦所需的量子位元材料開啟新頁。

李博士、許博士、錢教授利用經典的Little-Parks量子磁通量原理，來精確設計β-Bi2Pd超導環的理想大小，並導入多晶薄膜對超導電流相位干涉影響的觀念。

以精準的實驗方法，闡釋與證實β-Bi2Pd應為具有非典型超導體p波對稱性，而半量子磁通量正是這類非典型超導的特質。

PhotoCredit：物理雙月刊錢嘉陵院士（左）及朱明文研究員（右）p波超導體的另一重要科學隱喻，是具有Majorana費米子（粒子亦為自身反粒子）的拓樸超導體（topologicalsuperconductor），此類費米子必須構築於p波超導體的前提之上。

或許，在可見的將來，因β-Bi2Pd非典型超導的發現不但催生出量子電腦，乃至更下世代的拓樸量子電腦雛形。

相關發表刊登於2019年10月11日出刊的頂尖期刊Science366,238–241（2019），並感謝台灣大學研發處電子顯微學重點技術平台李明浩資深技師提供的關鍵電子顯微鏡研究服務、材料系溫政彥教授與電子顯微學平台賴一禎先生提供的顯微樣品製作協助、凝態中心林昭吟研究員與物理系黃斯衍教授的詳盡科學意見。

本文經物理雙月刊授權刊登，原文刊載於此責任編輯：朱家儀核稿編輯：翁世航 猜你喜歡Tags：量子運算量子磁通量超導環朱明文錢嘉陵β-Bi2Pd多晶織構薄膜量子電腦More...成為會員，在關鍵評論網暢所欲言成為會員成為會員除了NFT慈善拍賣與資料上鏈，區塊鏈的「社會影響力」還有很多可能性1則觀點羅辛保——普京罕有地向他道歉的英國記者1則觀點串流龍頭Netflix盯上「免費仔」，新政策「非同住者須額外收費」引發熱議1則觀點【TNL沙龍本週議題】中一中音樂課風波，你怎麼看？1則觀點黑狗「歐嘎」有高度攻擊性難收容，中途之家考慮安樂死，台北市動保處：應該是對法規有誤解1則觀點勇奪JamesDyson設計大獎的男性避孕器：睪丸煮蛋機（COSO）​1則觀點香港院舍爆疫，真的與擠迫居住空間無關？1則觀點學生拿手機拍下教學活動或體罰，老師能以「侵犯隱私權」為由禁止嗎？1則觀點烏克蘭首都基輔遭俄軍包圍，為什麼東歐三國領袖不惜冒著風險也要搭火車前往戰區？1則觀點那些說「政治歸政治、體育歸體育」的人，看看中國如何利用北京冬奧做統戰19則觀點