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磁性超導材料首次在室溫下獲得

有助創建無需冷卻裝置的量子計算機

2021-05-28 科技日報 董映璧
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語音播報

  俄羅斯量子中心科研人員首次在室溫下獲得了磁性超導材料。有關專家認為,借助該技術未來可創建不需要復雜和昂貴冷卻裝置的量子計算機。相關研究發表在《科學報告》雜志上。

  通常情況下,量子效應可在基本粒子中觀察到,只有在非常低的溫度下能夠觀察到宏觀量子現象。近年來,磁性超導材料吸引了科學家的注意。它是指含有磁性離子的超導材料,相關研究集中在磁性與超導性相互作用、兩者共存可能性等方面。早期對元素、合金和化合物的研究都認為,磁性和超導性不可能在同一材料中同時存在,因為磁性離子與導電電子自旋的交換作用會破壞超導態。在發現含磁性稀土原子的超導三元化合物后,相關研究才進一步發展。

  磁性超導材料既可用于加速大型強子對撞機中的粒子,又可用于建造磁懸浮交通工具。目前磁性超導體的開發和批量生產中的主要問題是,需要使用復雜且昂貴的冷卻設備。

  在俄羅斯科學基金會的支持下,俄羅斯量子中心的研究人員首次在室溫下獲得了磁性超導材料。相關實驗是在釔鐵石榴石單晶膜上進行的。該物質在某些溫度下具有自發磁化作用。在這種晶體中,準粒子可以更長久地保留其量子特性??茖W家已經證明,在強磁作用下磁振子(磁體中的磁激發)處于量子態,類似于超低溫下的原子態。在這種情況下,相當多的物質原子進入統計上不太可能的量子狀態,結果,在宏觀尺度上觀察到了量子效應。

  上述科研項目負責人、俄羅斯量子中心首席研究員尤里·布科夫稱,在室溫下獲得磁性超導材料的量子現象是科學家的夢想,但以往認為這無法在室溫下實現。然而,對釔鐵石榴石的研究表明,即使在較高溫度下,在這種物質中也可以觀察到磁性超導材料的量子效應。這一發現將能夠在不使用昂貴笨重的冷卻系統的情況下應用量子現象?!斑@看起來似乎超出了想象的范圍,但是我們成功了?,F在可以致力于創建在室溫下工作的量子計算機?!?/p>

打印 責任編輯:侯茜
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