50多年前预测的量子态发现，有助抑制超导量子比特中的噪声

科技日报记者 刘霞

德国汉堡大学物理学家在最新一期《自然》杂志上刊发论文称，他们首次让所谓的量子点内的电子配对，50多年前日本量子科学家从理论上预测过这种量子态。这项研究有助科学家进一步探究超导体的秘密，促进超导量子比特计算机的发展。

银原子建造结构的3D视图  图片来源：汉堡大学

电子通常相互排斥，这种现象对许多材料的电阻等性能产生了巨大影响。如果电子被“黏合”在一起“成双成对”变成玻色子，情况就会发生巨大变化。“玻色子化”的电子不像单个电子那样相互排斥，许多可以身处相同位置或一致行动。拥有这种“玻色子化”电子对的材料最有趣的特性之一是超导性。

在本研究中，汉堡大学科学家让一种名为量子点的人造原子内的电子配对，量子点是纳米结构电子设备的最小组成部分。

为做到这一点，团队逐一将原子内的电子“锁”在由银制成的小笼中，随后，他们将锁定的电子耦合到一个超导体上，如此一来，电子继承了超导体的配对趋势。而且，他们将实验特征（一个能量非常低的光谱峰值）与日本量子科学家町田和重等人在20世纪70年代初预测的量子态联系起来。

迄今科学家还没有通过实验方法直接检测到该状态，但荷兰和丹麦科学家最近开展的研究表明，它有利于抑制超导量子比特中不必要的噪声，而超导量子比特是现代量子计算机的重要组成部分。

町田和重写信给该论文第一作者卢卡斯·施耐德博士称，感谢他“发现”了自己在半个世纪前的旧论文并借助巧妙的方法，在实验中证明了这一点。