香港科技大學物理學團隊研發二維超導物料 助開發穩定及實用的超級電腦
06-07-2014
香港科技大學(科大)物理學系研究團隊在拓撲超導體的研究取得了突破性進展。研究發現,透過接合兩種新型材料,會出現罕見的二維超導現象,可作為製備超級電腦的材料。這項突破性的科研成果,將有助科學家研發運算快、穩定性及儲存量極高的量子電腦(超級電腦)。研究項目名為「Bi2Te3/FeTe異質結界面的二維超導現象」,近日刊登於國際權威科學雜誌《自然通訊》。

該研究由蘇蔭強教授、王建農教授、Rolf Lortz教授、羅錦團教授,以及他們的研究生負責。研究團隊利用分子束外延技術,成功將兩種新型材料──三維拓撲絕緣體(Bi2Te3)和鐵基碲化物(FeTe)接合。雖然兩種材料本身都不具超導特性,但把它們接合後,界面上出現非常罕見的二維超導現象。

Bi2Te3屬於一種名為「拓撲絕緣體」的新物質,內部絕緣但表面含有類金屬自由電荷。FeTe則是一種鐵基超導體的母體化合物。在某些情況下,拓撲絕緣體會變成「拓撲超導體」,擁有零電阻下導電的性質。理論物理學家曾預測,「拓撲超導體」有望探測和捕獲名為「馬約拉納費米子」的神秘準粒子。

蘇蔭強教授表示,只要能操作與調控「馬約拉納費米子」,將會大大提高量子電腦的數據儲存和計算能力。他解釋,使用半導體元件的傳統電腦,數據儲存和計算能力將達極限。量子電腦的工作原理則基於量子力學中量子態的疊加原理,此模式具有極強的儲存和計算能力。

「馬約拉納費米子」由物理學家根據理論預測存在,於1937年首次被提出,物理學家們至今仍致力在尋找這粒子。理想的量子電腦應由「馬約拉納費米子」構建而成,稱為「拓撲量子電腦」。「馬約拉納費米子」在理論上是一對地出現,因此即使其中一個準粒子的能量態被修改或破壞,另一個準粒子仍然能完好地保存已儲存的訊息。這特性使「拓撲量子電腦」非常穩定,被認為是極具實用價值的量子電腦。由科大團隊研發的拓撲超導體,將可助拓撲量子電腦的實現。

物理學系研究團隊:(後排左起)羅錦團教授、Rolf Lortz教授、蘇蔭強教授、王建農教授,以及他們的研究生(前排)。

物理學系研究團隊:(後排左起)羅錦團教授、Rolf Lortz教授、蘇蔭強教授、王建農教授,以及他們的研究生(前排)。

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