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超导体:量子计算机的“硅”

量子计算机对我们普通百姓是没有希望的。为什么会有这种感觉?一方面,各国的量子计算机正在加紧研究和开发。另一方面,要获得量子计算能力,必须有一种电阻为零的材料。科学家们始终认为“超导体”

一。各国科学家将超导体与量子计算机的“硅”进行了比较。

我们知道目前的芯片通常是用硅片制成的。因为硅晶片的晶体结构非常稳定。一些科学家预测硅晶片可以用最少2nm的芯片制造。如果超过此限制,将很难解决“电子隧道”问题。坦率地说,由于纳米级太小,设计的电子元件会出现“漏电”现象,这完全将摩尔定律设定为“上限”。

来自不同国家的科学家当然不能使用传统方法来研究量子计算机,因此代替“硅”的材料自然会属于超导材料。

具有材料零电阻的超导材料与量子的纠缠特性完全吻合,这就是为什么科学家将“超导体”视为量子计算机的“硅”的原因。

二。量子计算机在运行期间同时出现0和1的叠加状态

科学家研究量子计算机的原因是因为量子的叠加状态提高了计算速度。

例如,如果您计算大量数据,则最快的计算机通常可能需要几天的时间进行计算,而量子计算机可能仅需要几秒钟即可完成计算。

当前的量子计算机体积大,噪声大并且消耗大量功率。主要原因是利用电能产生低温。其目的是使导体在低温条件下成为“超导体”,从而进行量子叠加计算。

而且有些低温是难以想象的-273度。

仅在此温度下,才可以考虑材料的超导性。

解决了量子计算机开发过程中的一个主要问题,即如何制造可以使这种计算机的内存存储开关(即qubit)运行足够长的组件?那一定是“超导材料”。

三。量子计算机要解决的问题是如何保持平行自旋电子以维持量子计算功能

现在,所有量子计算机都需要一种纠正由周围环境中的问题引起的错误的方法。

科学家现在正在寻找一种材料,即铀基材料。

最近,由伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的Vidya Madhavan教授领导的研究小组与美国国家标准技术学院,马里兰大学,波士顿学院和瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家合作。使用Madhavan教授小组的高分辨率扫描隧道显微镜(STM),他们可以瞥见新的非常规超导状态UTe2中的隐藏奥秘。他们的研究还指出,UTe2既是长期寻求的手性超导体,又是奇异准粒子的天然载体,物理学家一直在寻求这种方法数十年。相关研究结果已发表在3月26日的《自然》杂志上。

在非常规超导体UTe2的表面上,奇异的Majorana费米子沿相反的方向朝相反的方向移动。

量子计算机正在取得进步。同时,量子理论正被越来越多的人接受。我只是以旁观者的身份看待量子计算机的问题。相信随着人类的进步,科学技术的进步必将发现“常温超导材料”的合成。到那时,量子计算机可能与当前的移动电话一样。

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