陈根：稀有材料，为量子运行“添砖加瓦”

近日，由肯特大学和STFC卢瑟福-阿普尔顿实验室领导的研究，发现了一种新的稀有拓扑超导体--LaPt3P。这一发现可能对量子计算机的未来运行具有重大意义。

超导体又称为超导材料（superconductor），在特定温度下，其电阻为零，且具有完全的抗磁性。拓扑超导态是物质的一种新状态，有别于传统的超导体，拓扑超导体的表面存在厚度约1纳米的受拓扑保护的无能隙的金属态，内部则是超导体。如果把一个拓扑超导体一分为二，新的表面又自然出现一层厚度约1纳米的受拓扑保护的金属态。

研究发现，拓扑超导材料在磁场下的涡旋中心会产生马约拉纳费米子。由于马约拉纳费米子的反粒子就是它本身，其状态非常稳定，不易被传统的电磁或物理干扰破坏，可以被用于定义量子计算中的量子比特。

而量子比特具有相干性，其电子向右自旋和正电子向左自旋的状态相关联。和传统计算机不同，量子计算机的运算时间由于量子比特间的相干性的存在而有限制，经过一定的时间后，量子比特间一旦遇到外界实体的观测，会失去相干性，量子相干性衰减即为“退相干”，如果退相干时间不够长，就无法完成计算。

为了发挥量子计算的优势，硬件上需要保证量子比特的相干性，拓扑超导材料有助于解决传统量子比特的退相干问题，提高其存活时间，对于量子计算机领域的重要性不言而喻。

新发现的拓扑超导体LaPt3P，在量子计算领域具有巨大的潜力。发现这样一种罕见的、重要的成分，对于未来量子计算机的建造极具意义。