探索宇宙奧秘 · 理性思考

量子計(jì)算機(jī)有個(gè)令人頭疼的"小毛病"：它太不穩(wěn)定了。哪怕是最輕微的干擾，也會(huì)讓量子比特瞬間坍縮，計(jì)算結(jié)果毀于一旦?？茖W(xué)家們一直在尋找一種"圣杯"材料，能讓量子操作既精確又省電。2025年2月，挪威科技大學(xué)（NTNU）的雅各布·林德（Jacob Linder）教授團(tuán)隊(duì)在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表了一項(xiàng)重磅研究。 他們宣稱，一種鈮錸合金（NbRe）可能正是夢(mèng)寐以求的三重態(tài)超導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)如果得到證實(shí)，將是量子技術(shù)領(lǐng)域的歷史性突破。

要理解這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義，我們先得分清兩種超導(dǎo)態(tài)。常規(guī)超導(dǎo)體屬于"單態(tài)"（singlet）。在這種狀態(tài)下，配對(duì)的電子自旋相互抵消，整體不帶磁性。它們能零電阻傳輸電流，但無(wú)法攜帶自旋信息。

三重態(tài)超導(dǎo)體則完全不同。它的超導(dǎo)電子對(duì)擁有平行自旋，像一個(gè)個(gè)微小的磁鐵。這意味著它不僅能傳輸電流，還能零損耗地傳輸自旋流。林德教授解釋說(shuō)："我們可以用幾乎不耗電的方式，操控電子的自旋來(lái)傳遞信息。 "這為構(gòu)建超低能耗的量子器件打開(kāi)了大門(mén)。

三重態(tài)超導(dǎo)體的誘人之處，還在于它能孕育一種奇特的粒子：馬約拉納費(fèi)米子（Majorana fermion）。這種粒子是其自身的反粒子，由意大利物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納在1937年理論上預(yù)言。

在量子計(jì)算中，馬約拉納零能模具有天然的容錯(cuò)能力。它們對(duì)環(huán)境噪聲不敏感，能夠穩(wěn)定地存儲(chǔ)量子信息。林德教授指出："當(dāng)前量子技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，就是以足夠高的精度執(zhí)行計(jì)算操作。"如果能在NbRe中證實(shí)馬約拉納粒子的存在，拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的構(gòu)建將邁出實(shí)質(zhì)性的一步。 不過(guò)，該團(tuán)隊(duì)也謹(jǐn)慎地表示，這一發(fā)現(xiàn)仍需其他實(shí)驗(yàn)組獨(dú)立驗(yàn)證。

從1911年昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，到如今可能觸摸到三重態(tài)超導(dǎo)的門(mén)檻，人類在這條路上已經(jīng)跋涉了一個(gè)多世紀(jì)。NbRe是否為真正的"圣杯"，還需時(shí)間檢驗(yàn)。但無(wú)疑，我們正站在量子技術(shù)革命的前夜。

F. Colangelo et al., "Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects," Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/q1nb-cvh6. Also available on arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2510.08110.