新型量子可视化技术为下一代量子计算机筛选材料

使用“安德列夫”扫描隧道显微镜进行的实验——该设备仅存在于戴维斯教授位于爱尔兰科克、英国牛津大学和美国纽约康奈尔大学的实验室中——发现UTe₂确实是一种本征拓扑超导体，但它并非物理学家们一直在寻找的那种确切类型。

然而，这项开创性的实验本身就是一个突破。

当被问及该实验时，卡罗尔先生描述如下：“传统上，研究人员通过使用金属探针进行测量来寻找拓扑超导体。他们这样做是因为金属是简单的材料，因此在实验中基本上不起作用。我们技术的新颖之处在于使用另一种超导体来探测UTe₂的表面。通过这样做，我们排除了测量中正常的表面电子，仅留下马约拉纳费米子。”

卡罗尔进一步强调，该技术将使科学家能够直接判定其他材料是否适用于拓扑量子计算。

量子计算机有能力在数秒内解决当前一代计算机需要数年才能解决的复杂数学问题。目前，世界各国政府和公司竞相开发拥有越来越多量子比特的量子处理器，但这些量子计算的脆弱性质阻碍了重大进展。

今年早些时候，微软宣布了Majorana 1，该公司称其为“全球首款由拓扑核心驱动的量子处理器（QPU）”。

微软解释说，要实现这一进步，需要基于精心设计的传统材料堆栈的合成拓扑超导体。

然而，戴维斯研究组的新工作意味着科学家现在可以找到单一材料来替代这些复杂的电路，这有望提高量子处理器的效率，并在单个芯片上容纳更多量子比特，从而推动我们更接近下一代量子计算。

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Journal Reference:

Qiangqiang Gu, Shuqiu Wang, Joseph P. Carroll, Kuanysh Zhussupbekov, Christopher Broyles, Sheng Ran, Nicholas P. Butch, Jarryd A. Horn, Shanta Saha, Johnpierre Paglione, Xiaolong Liu, J. C. Séamus Davis, Dung-Hai Lee.Pair wave function symmetry in UTe 2 from zero-energy surface state visualization.Science, 2025; 388 (6750): 938 DOI:10.1126/science.adk7219