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科学日报，北京，10月19日——哈佛大学官方网站最近宣布，来自其保尔森工程和应用科学学院(SEAS)的科学家已经成功地传输了超导材料中的电子自旋信息，从而克服了量子计算的主要挑战。发表在《自然物理学》杂志上的这一最新突破将为量子传导装置的构建奠定基础。
电子不仅可以通过它们携带的电荷传递信息，而且它们不同的自旋状态也携带信息。电子的“向上自旋”和“向下自旋”可以分别用作量子信息处理的“0”和“1”，但是遵循量子力学原理的电子不仅在这两个自旋方向上，而且可以在任何方向上自旋。如果所有这些自旋方向同时被使用，一个更强大的新量子计算机将被建造。目前，在物理学的一个分支——自旋电子学领域，科学家们热衷于捕捉和测量电子自旋，并试图建立基于自旋的电子门和电路。
超导材料已经成为科学家开发低能耗量子器件的最佳选择，因为它们的电子运动不消耗任何能量。然而，相关研究长期以来面临一个大问题:在超导材料中流动的库珀电子与轨道完全对称，两个自旋方向将完全相反，最后自旋动量将相互抵消，变成零，因此电子自旋信息无法传输。
现在，由SEAS物理学教授阿米尔·亚库比领导的研究小组已经建造了一个简单的超导装置，并发现了一种控制超导材料中流动电子自旋的新方法。他们建造的超导装置是三明治结构。上层和下层外层是超导体，这将赋予层间非超导材料碲化汞接近外层的超导性。在这种超导装置中，电子对轨道的对称性被打破，自旋不再是反对称的(即自旋方向不再相反)，而是交替地向不同的方向旋转。
研究小组现在能够测量不同位置的自旋动量，并调整电子对的自旋动量之和。雅库比说，新的研究将为量子信息存储开辟新的可能性，三明治结构独特的超导特性也将带来新的量子材料。(记者聂)
