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新相变研究或将应用于量子计算机

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2016年诺贝尔物理学奖物理学奖三位美国科学家:戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨,他们在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相。而他们的研究成果为世界开启了一个新的领域,未来新相变研究有望应用于量子计算机领域,拓扑相变也可以给量子信息更强的抵御外界干扰的能力。

瑞典皇家科学院在新闻公报中说,今年的获奖研究成果开启了一个未知世界的领域,获奖者利用高等数学方法研究物质的不寻常阶段或状态,如超导体、超流体和薄磁膜。得益于他们开创性的研究,科学家们现在可以探索物质的新相变,未来有望应用于材料科学和电子学领域。

诺贝尔委员会认为,当今人们所使用的“前沿技术”,比如电脑,根本上是依赖于人们理解和掌控材料性质的能力。三位获奖的物理学家用他们的理论发现解释了非常态的物质变化,建立了“拓扑相变”的数学概念,这为将来新材料的设计提供了新的物质特性的理论基础,这将引领未来重大的技术发展。

其中一个重大的应用前景可能是量子计算机。剑桥大学教授Nigel Cooper表示:“科学家正在寻求拓扑相变的概念是否能够用于量子设备,来解决传统计算机和电路元素所无法解决的问题。它可能不会在你的iPhone里面,但是会存在于全世界的政府实验室。”

事实上,微软的量子计算机项目Station Q已经在用拓扑理论研发量子计算机。早在10年前,Station Q的创始人就发表过一篇论文,里面提到通过建立“分子量霍尔”系统,从中创造有拓扑保护性的量子比特。几年后,通过纳米线将实现量子计算的准粒子Majorana转化成有拓扑保护性的量子比特理论被提出。

“Station Q在量子计算机领域的研究一直都在进行。从拓扑相变的角度来看,可以给量子信息更强的抵御外界干扰的能力。”Cooper教授表示。他还说,拓扑金属能够用于导体和晶体管的制造。(信息来源:掌上青岛/青网 综合整理)

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责任编辑:张君旭
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