量子计算机采用超导技术吗,超导体：量子计算机的“硅”

量子计算机，对我们普通人而言可望不可急。为什么会有这么感慨呢？一方面，各国量子计算机都在加紧研发阶段，另一方面，想达到量子运算能力必须有一种材料，它的电阻为零。科学家们不约而同地想到了“超导体”

一.超导体被各国科学家比喻为量子计算机的“硅”

我们知道，现在的芯片，一般是有硅晶片来制造。因为硅晶片的晶体结构极为稳定。有科学家预言，硅晶片最小可制造2nm芯片。如果超过这个极限，就会出现难以解决的困难，“电子遂穿”。说白了，就是由于纳米级别太小了，所设计的电子元器件就会出现“漏电”现象，这种现象就完全把摩尔定律订到了“天花板上”。

各国科学家研究量子计算机当然不可能用常规的办法，于是替代“硅”的材料自然就落到了超导材料上了。

超导材料以其材料电阻为零的特性，正好与量子的纠缠特性相吻合，这就是为什么科学家们把“超导体”看作量子计算机的“硅”了。

二.量子计算机在运算时同时出现0和1的叠加态

科学家们之所以研究量子计算机，那是因为量子的叠加态提升了运算速度。

打个比方，如果计算一个庞大的数据，一般最快的计算机可能需要计算几天的时间，而量子计算机可能只需要几秒钟便能计算完成。

现在的量子计算机体积庞大，噪音很大，并且耗电量极大，其中最主要的原因是利用电能制造低温，其目的就是在低温状况下，使导体变为“超导体”，这样才可能实现叠加态的量子计算。

而这种低温有的是难以想象的-273度。

只有在这种温度下，才可能事项某种材料的超导性。

解决量子计算机研发过程中的一个主要问题——如何制造出可以让这种计算机的内存存储开关(即为量子比特)运行足够长时间的元件是什么？那一定是“超导材料”。

三.量子计算机要解决的问题是如何让平行的自旋电子保持量子计算功能

现在，所有的量子计算机都需要有一种方法来纠正由于周围环境的问题所带来的误差。

现在科学家们正在着手寻早一种材料，即铀基材料。

近日，由Vidya Madhavan教授带领的美国伊利诺伊大学大学厄巴纳-香槟分校的研究小组与美国国家标准与技术研究院，马里兰大学，波士顿学院以及瑞士苏黎世联邦理工的科学家们开展了合作。利用Madhavan教授小组的高分辨扫描隧道显微镜(STM)，他们得以一窥新型非常规超导态UTe2中暗藏的玄机。他们的研究也指明了UTe2是既是寻找已久的手性超导体，也是一种奇异准粒子的天然载体，而物理学家们已经为此搜寻了几十年。相关研究结果已经发表在三月26日出版的Nature杂志上。

非常规超导体UTe2的表面，奇异的Majorana费米子沿相反的台阶朝相反方向运动的示意图。

量子计算机正在获得进展。同时，量子理论也正在被越来越多的人所接受。我在此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，科技的进步会寻早到合成“常温超导材料”。到那时，量子计算机或许与现在的手机一样也说不定。

小伙伴们，你们认为呢？

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