台湾阳明交大研发高品质拓扑超导体,有利于超导量子技术的开发

技术研究 自由时报 2021-07-20 11:14

台湾阳明交通大学电子物理系教授林志忠团队近期开发出一系列高品质“二矽化钴/二矽化钛异质结构”,并发现“自旋三重态手性p波配对”拓扑超导特性,有利于超导元件和量子比特元件的开发,此发现17日在国际期刊《科学进展》中发表。

台湾阳明交大研发高品质拓扑超导体,有利于超导量子技术的开发

阳明交大表示,量子计算机是继人工智能后,下一波影响人类的重要技术,发掘性质稳定的拓扑超导体,以制作超导元件和量子比特元件,成为全球主流实验室全力投入的目标。

林志忠团队近期在矽晶圆上,开发制作出一系列高品质的“二矽化钴/二矽化钛异质结构”,并在高精密度低温电学性质测量中,发现“自旋三重态手性p波配对”拓扑超导特性。

拓扑超导是一种新颖物性,与科学家熟悉的传统超导体和高温超导体的物理性质大不相同,理论学家认为,在手性p波超导体里很可能存在马约拉纳(Majorana)准粒子,而这种奇异准粒子所遵循的统计力学行为,正是建造量子计算机的关键性质和必备条件。

林志忠表示,材料科学的进步,是推动人类文明前进的重要元素。全球的科学家都在积极寻找、制作各种类型的拓扑超导体,迄今文献已发现的材料都是“块材”,无法进一步使用微影技术加工制成纳米尺度元件。

台湾阳明交大研发高品质拓扑超导体,有利于超导量子技术的开发

阳明交大团队发现的“二矽化钴/二矽化钛异质结构”,就是将薄膜材料以加热退火方式直接成长在矽晶圆上,与产业界先进矽积体电路制程技术完全相容,有其他拓扑超导体都不具备的绝对优势。

研究过程发现的科学新知、材料特性及制程条件,都适合直接技转,由业界接手进行商用超导元件和量子比特元件的开发。

这项研究计划由新世代功能性物质研究中心邱劭斌博士后研究员进行样品制作、低温电性测量实验工作,国际半导体产业学院叶胜玄助理教授测量极低温电性,实验数据分析和理论解释与德国籍浙江大学物理学院Stefan Kirchner教授合作;美国IBM退休研究员崔章琪院士、中国科学院大学卡弗里理论科学研究所张富春所长为共同作者。

林志忠说,新颖材料的发现和稳定制备,能为科学带来新发现并拓展人类文明,“二矽化钴/二矽化钛异质结构”拓扑超导体是进行多年后获得国际认可的研究成果,团队会持续推动国际合作以提升研究高度。