解決量子運算問題　「拓樸量子位元」成下一個突破關鍵

編譯／李寓心

量子技術其潛在的運算能力，成為近幾年各國爭相投入發展的領域。日前美國賓州大學的一個國際研究小組發現，一種由分層二維材料組成的新型奇異結構，可解決廣泛使用量子計算機的主要障礙。

根據文章指出，一台傳統計算機，由數十億個位元所組成，並由二進制代碼控制，0為關閉，1為開啟，而量子位元（qubit），基於量子力學，可以同時是0和1，被稱作為「量子疊加」，因此使量子計算機，比常規的古典計算機，具有更強大的運算能力。

然而，建構一台量子計算機，還存在許多問題，美國賓州大學的物理學教授Jun Zhu說：「目前IBM、Google和其他科技公司，正試圖製造和擴大，以超導量子位元為基礎的量子計算機，但如何最大限度地，減少古典計算機的負面影響，才是量子運算中的關鍵問題，因為這會導致量子計算機出錯。」

如今，這個問題，能藉由「拓樸量子位元」（Topological Qubit）的奇異特性中，找到解決辦法，可視為建造具擴展性量子系統的重要技術。Jun Zhu教授指出，這樣一來，拓樸超導體的量子位元，可受到拓樸量子位元的保護，以抵抗來自外在環境的破壞性影響。

賓州大學的物理學研究生表示，現在也有越來越多人，開始關注拓樸量子計算，而拓樸量子計算機是一個很有吸引力的方法，但還必須找到適合開發的材料，因此，該研究小組，透過一種異質結構的層狀材料，由拓樸絕緣體材料所組成，可作為實現拓樸超導體的第一步。

然而，這種結構不易形成，因為不同材料具有不同特性，可能會相互產生化學反應，最終導致介面混亂。對此，研究人員表示，團隊使用一種，限制異質外延的合成技術，將各層材料組合起來，如同將積木拼在一起，成功得到非常好的介面效果，接下來將會持續嘗試，以實現拓樸量子計算機的可能為目標。

資料來源：SciTechDaily

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