科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇
近年来，量子技术作为中国科学技术发展的一张亮眼名片已走在世界之巅，随着研究不断拓宽，一些发达国家也纷纷投入其中，如澳大利亚搞出了一种用于组建量子网络的全新架构，加拿大也发射了量子卫星，意图在21世纪的科技竞赛中不落于人后。近日，美国科学家又取得了重要突破性进展，外媒评价称有望突破量子计算机的关键瓶颈…
我们知道物质可以有多种形式存在，从我们熟悉的固体、液体和气体，到只有在物理极限条件下才稳定存在的复杂状态。近日，美国研究人员发现了一种全新的物态，称之为“拓扑超导”（topological superconductivity）。据称，这种全新的物质状态可以大幅提升量子计算机的性能，意义非凡。
量子计算机是利用量子力学的原理来执行计算任务的，可以轻松地进行超级复杂的运算。然而，目前量子计算机所面临的瓶颈之一就是量子位的稳定性。量子计算机所配备的机器的计算单元都是非常精密的，但是它们却没有办法应付环境噪声，这就使得量子位的稳定性得不到保障，量子计算机的精确度也难以提升。
不过，来自纽约大学的研究人员观察了一种具有特殊类型的准粒子行为，其相互之间的作用行为就像是一个粒子。和这项研究相关的粒子被称为马约拉纳费米子（Majorana fermions），这种粒子被定义为“粒子自身的反粒子”。虽然至今为止人类还未发现一种已知的粒子是Majorana fermions，但是在一些准粒子上呈现出了反粒子才具有的一些性质。
纽约大学的研究人员发现，Majorana fermions相比传统粒子更加稳定，很有可能就是量子计算机中的关键点。而Majorana fermions通常被认为是在超导体的某个相变中出现的，正是这一原因使研究人员的注意力转向了“拓扑超导”。
纽约大学物理学助理教授Javad Shabani认为：“我们的研究成功地揭示了拓扑超导这一全新状态的实验依据，这种新的物质状态将大大提高量子计算的速度并改进量子存储的方式。相信这一概念可以得到拓展，最终用来构建量子位以实现真正意义上的量子计算和存储，意义巨大！”
毋庸置疑，量子计算机所具有的惊人创造力将给世界带来一场革命性的变化。在过去的时间里，量子领域实现了从0到1的巨大突破。可以说，未来世界谁掌握了最先进的量子技术，谁就拥有了最广泛地话语权，带来的影响将是全方位的。不过，研究人员认为这项发现仍处于早期阶段，未来还需面临更大的挑战。
作者/朱张航宇
参考文献：Mayer William, et, al. Phase signature of topological transition in Josephson Junctions, eprint arXiv:1906.01179.
