但相對比前兩者來說,后兩者同樣有著自己的缺陷,且解決的難度更大。
離子阱量子計算機通過電磁場捕獲離子實現量子比特,具備高精度操控潛力,但擴展性受限。
擴展性受限也就意味著量子比特的數量遭到了限制,這對于需求計算力的計算機來說無疑是最致命的缺陷。
至于拓撲量子計算機,則是基于拓撲物態的理論方案。
是的,在徐川完成強關聯電子體系的統一框架理論中的拓撲超導體系理論前,或者說,即便是在目前,除了他掌握了拓撲超導體系理論外,全世界其他的國家和研究機構都沒有一份完整的理論。
因為這份涉及到構建拓撲量子計算機的理論盡管已經完成整整五年了,但一直都沒有正式的公開。
所以盡管理論上拓撲量子計算機抗噪能力很強,但實現它的技術難度反而是最大的,因為理論都‘沒解決’。
不過對于川海材料研究所來說,有了徐川所完成的理論基礎,拓撲量子計算機才是最合適也是最有希望的路線。
但即便是如此,從量子計算機的研發項目立項到現在,時間也已經過去了整整五年,他們才最終找到了一份合適的材料,并且完成了量子芯片的研發。
.....
從對方的手中接過了這枚‘厚厚的’量子芯片,徐川認真的打量了一下。
和傳統的硅基與碳基芯片相比,它的確可以稱得上‘很厚’了,外觀是一個正方形,邊長大概在五厘米左右,厚度目測應該快接近一厘米了。
整體外觀呈現出金紅色與銀白色交織,最引人矚目的應該就是量子芯片中央的接口了,它看上去有些像傳統的usb接口,不過徐川知道兩者的類型肯定不同。
一邊打量著手中的量子芯片,徐川一邊開口詢問道:“構建馬約拉納零能模的材料是什么?”
“砷化銦和您研發出來的氧化銅基鉻銀系·室溫超導材料,兩者復合交織而成。”
聽到這個回答,徐川眼眸輕抬起,饒有興趣的看向耿景龍,開口道:“走的半導體-超導異質結構?”
耿景龍點了點頭,咧嘴笑道:“是的!”
“半導體的異質界面對這份材料性能起著至關重要的作用。當砷化銦半導體和室溫超導材料接觸的時候,界面處的能帶彎曲情況極大地影響了接觸(電阻)的性質。”
“其肖特基勢壘會導致不同的電荷密度和電場分布,控制了整個器件的電學性質和對外界調控的響應。”
“也正是因為如此,它才能夠實現馬約拉納零能模和拓撲量子計算。”
徐川點了點頭,開口問道:“你們是怎么解決無法對界面處能帶情況以及接觸實現介觀層面的調控這個問題的?”
量子計算機和量子芯片研發進度他一直都有關注,也深入的了解過這方面的東西。
半導體-超導異質結構屬于拓撲量子計算機分類下的一種量子芯片,從物理學,或者說凝聚態物理的角度上來說,在這種超導體-半導體異質結中,兩種材料波函數的耦合同樣依賴于界面能帶性質。
因為它決定了波函數的雜化程度以及雜化后的整體性能,比如誘導超導能隙大小、有效朗德g因子大小和自旋軌道耦合強度等。
但這方面有個很大的問題,那就是一直缺乏系統的實驗研究。
原因很簡單,首先是拓撲超導體系理論一直沒構建起來。
而另一個問題便是無法對界面處能帶情況以及接觸實現介觀層面的調控了。
畢竟要實現穩定的馬約拉納零能模和拓撲量子計算,對器件質量要求特別高,器件加工工藝的優化是非常重要的,尤其是超導-半導體的界面控制。
最早發現馬約拉納零能模跡象的復合量子器件,其制備涉及非原位的加工工藝(可稱為第一代)。
它是先用刻蝕去除氧化層、而后進行金屬沉積。然而,這種方法往往會導致一個小而軟的誘導超導能隙,容易帶來準粒子中毒,影響拓撲保護和探測馬約拉納零能模。
隨后為了誘導更好的超導能隙,催生了第二代制備工藝,包括分子束原位外延生長和結合氫清潔的特定shadowwall技術。