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科研人員首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料有助于創(chuàng)建在室溫下工作的量子計算機(jī)

2021-05-28 13:42:35 來源：科技日報

俄羅斯量子中心科研人員首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料。有關(guān)專家認(rèn)為，借助該技術(shù)未來可創(chuàng)建不需要復(fù)雜和昂貴冷卻裝置的量子計算機(jī)。相關(guān)研究發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上。

通常情況下，量子效應(yīng)可在基本粒子中觀察到，只有在非常低的溫度下能夠觀察到宏觀量子現(xiàn)象。近年來，磁性超導(dǎo)材料吸引了科學(xué)家的注意。它是指含有磁性離子的超導(dǎo)材料，相關(guān)研究集中在磁性與超導(dǎo)性相互作用、兩者共存可能性等方面。早期對元素、合金和化合物的研究都認(rèn)為，磁性和超導(dǎo)性不可能在同一材料中同時存在，因為磁性離子與導(dǎo)電電子自旋的交換作用會破壞超導(dǎo)態(tài)。在發(fā)現(xiàn)含磁性稀土原子的超導(dǎo)三元化合物后，相關(guān)研究才進(jìn)一步發(fā)展。

磁性超導(dǎo)材料既可用于加速大型強(qiáng)子對撞機(jī)中的粒子，又可用于建造磁懸浮交通工具。目前磁性超導(dǎo)體的開發(fā)和批量生產(chǎn)中的主要問題是，需要使用復(fù)雜且昂貴的冷卻設(shè)備。

在俄羅斯科學(xué)基金會的支持下，俄羅斯量子中心的研究人員首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料。相關(guān)實驗是在釔鐵石榴石單晶膜上進(jìn)行的。該物質(zhì)在某些溫度下具有自發(fā)磁化作用。在這種晶體中，準(zhǔn)粒子可以更長久地保留其量子特性。科學(xué)家已經(jīng)證明，在強(qiáng)磁作用下磁振子（磁體中的磁激發(fā)）處于量子態(tài)，類似于超低溫下的原子態(tài)。在這種情況下，相當(dāng)多的物質(zhì)原子進(jìn)入統(tǒng)計上不太可能的量子狀態(tài)，結(jié)果，在宏觀尺度上觀察到了量子效應(yīng)。

上述科研項目負(fù)責(zé)人、俄羅斯量子中心首席研究員尤里·布科夫稱，在室溫下獲得磁性超導(dǎo)材料的量子現(xiàn)象是科學(xué)家的夢想，但以往認(rèn)為這無法在室溫下實現(xiàn)。然而，對釔鐵石榴石的研究表明，即使在較高溫度下，在這種物質(zhì)中也可以觀察到磁性超導(dǎo)材料的量子效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)將能夠在不使用昂貴笨重的冷卻系統(tǒng)的情況下應(yīng)用量子現(xiàn)象。“這看起來似乎超出了想象的范圍，但是我們成功了。現(xiàn)在可以致力于創(chuàng)建在室溫下工作的量子計算機(jī)。”

標(biāo)簽：科研室溫磁性超導(dǎo)材料量子