電子自旋信息在超導體內成功傳輸

科技日報北京10月19日電 （記者聶翠蓉）美國哈佛大學官網近日發出公告稱，該校保爾森工程與應用科學學院（SEAS）科學家成功實現在超導材料內傳輸電子自旋信息，從而克服了量子計算的一大主要挑戰。這一發表在《自然·物理學》雜誌上的最新突破，將為構建量子傳導裝置奠定基礎。

電子不僅只有所帶的電荷能傳遞信息，其不同的自旋態也攜帶著信息。電子的「向上自旋」和「向下自旋」可以分別作為「0」和「1」用於量子信息處理，但遵循量子力學原理的電子不只有這兩種自旋方向，它能夠沿著任何方向自旋。如果將所有這些自旋方向同時利用，將構建出更強大的新型量子計算機。目前在物理學分支自旋電子學領域，科學家們熱衷於捕獲和測量電子自旋並試圖構建基於自旋的電子門和電路。

超導材料因其電子運動不會消耗任何能量，成為科學家們研製能耗很少的量子裝置的最佳選擇，但相關研究長期以來也面臨一大難題：超導材料內流動的庫伯電子對軌道完全對稱，兩個自旋方向會完全相反，最後自旋動量相互抵消變成零，因此不能傳輸電子自旋信息。

現在，SEAS物理學教授阿米爾·亞柯比帶領的研究團隊構建出簡單的超導裝置，找到了控制超導體材料中流動電子自旋的全新方法。他們構建的超導裝置是一種三明治結構，上下兩個外層為超導體，會賦予夾層非超導材料碲化汞與外層接近的超導性。在這種超導裝置內，電子對軌道對稱性被打破，自旋不再反對稱（即自旋方向不再相反），而是沿不同方向交替自旋。

研究團隊現已能夠測量不同位點的自旋動量，並能調整電子對的自旋動量總和。亞柯比表示，新研究將為量子信息儲存打開全新可能，三明治結構獨特的超導性能也將帶來全新的量子材料。

免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與環球網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，並請自行核實相關內容。

TAG:環球網 |

※動力與電氣工程：提升超導磁浮密封輸運系統懸浮間距的方法
※銅氧化物高溫超導體中的電子有序態
※高壓下氫氣可轉變金屬成為高效超導體
※冷絕緣高溫超導電纜均流優化設計方法研究簡述
※量子、超導，電磁，太空軍備全面超越，中國轉而幫助俄羅斯造軍備
※科學發現變成超導體的關鍵
※美國科學家將氫氣壓縮製成「金屬氫」：室溫中的超導體
※石墨烯：超導天賦被激發，有望用於分子電子設備！
※問問科學家：用超導體建造量子計算機
※高溫超導材料中電子的排列在過渡狀態下打破空間對稱性
※超導量子力學：SQUID引領反潛革命，潛艇關閉發動機依然被發現！
※高溫超導電性形成機理的一次新突破
※量子、超導，電磁，太空軍備全面超越，中國幫助俄羅斯
※超導量子反潛裝備震撼問世探測無需聲納，輪到西方排隊購買中裝備
※復旦大學物理系趙俊課題組揭示電子摻雜鐵硒超導體中「扭曲」的磁激髮結構
※量子之後，超導磁流體推進技術再獲決定性突破，美日等西方呼籲中國別進行技術封鎖
※全超導托卡馬克核聚變實驗裝置及技術參數
※中國大型超導高場磁體裝置研製成功：世界第一
※解放軍潛艇發動機相對落後，立志在超導磁流潛艇研發上有所作為