突破性超导技术“Miracle”获296万美元资助

在ct.qmat--量子物质中的复杂性和拓扑学(由维尔茨堡和德累斯顿两所大学联合发起)工作的低温物理学专家埃莱娜-哈辛格(Elena Hassinger)所从事的研究一直是极寒的代名词。2021 年，她发现了非常规超导体铈铑砷 CeRh2As2)。超导体通常只有一个无电阻电子传输阶段，该阶段发生在某个临界温度以下。然而，据学术期刊《科学》报道，CeRh2As2 是迄今为止唯一拥有两种特定超导状态的量子材料。

非常规超导体 CeRh2As2： 量子超级明星

几十年来，超导体中的无损耗电流传导一直是固态物理学的一个核心焦点，并已成为未来电力工程的一个重要前景。在 CeRh2As2 中发现的第二个超导相是由铈原子周围的非对称晶体结构(晶体结构的其他部分完全对称)产生的，这使这种化合物成为拓扑量子计算的主要候选材料。哈辛格计划将她的研究扩展到具有类似异常结构特性的其他量子材料，希望在更高温度下实现拓扑超导。

欧洲研究理事会向哈辛格颁发了270万欧元(296万美元)，用于她的项目"极端条件下局部破碎反转对称的奇异量子态--Ixtreme"。未来五年，她打算利用这笔资金在德累斯顿实验室进一步研究超导"Miracle" - CeRh2As2，发掘相关量子材料，为拓扑量子计算领域的重大突破做出贡献。

埃琳娜-哈辛格是维尔茨堡-德累斯顿卓越中心ct.qmat复杂电子系统低温物理学教席教授。她目前已获得欧洲研究理事会 270 万欧元的资助，以进一步推动她在非常规超导体方面的开拓性研究。她的教席设在德累斯顿工业大学。图片来源：Tobias Ritz/ct.qmat

"如果我们能在实验室中证实我的铈-铑-砷化合物拓扑表面态的理论预测，这将为创造拓扑量子比特(qubit)铺平道路。这将是一个巨大的进步，"哈辛格解释道。

拓扑量子比特以其稳定性著称，与非拓扑量子比特相比，拓扑量子比特提供的量子态要稳定得多。目前研究中最大的挑战之一是开发一种方法，以同时维持 1000 个量子比特。

实现这一目标将使量子处理器能够在几分钟内完成传统超级计算机需要数年才能完成的任务。这就是为什么ct.qmat的聪明才智正专注于拓扑量子材料的研究。

为了研究非传统超导体铈铑砷，哈辛格首先需要一台低温恒温器，将材料样品冷却到 0.35 开尔文(-272.8 摄氏度)以下。

"这台机器的造价超过 100 万欧元。"她透露说："当样本足够冷的时候，它将承受强大的压力和高达 18 特斯拉的强磁场，远远超过一般马蹄形磁铁的 0.1 特斯拉磁场。进行这些高压磁场测量可能需要几个月的时间，需要每天进行精准调整。她的目标是仔细研究CeRh2As2的第二超导相，以最终证明这种材料是拓扑超导体。如果研究成功，这种"奇迹材料"不仅能实现无损电子传导，而且还具有强大的拓扑表面态，有可能用于量子计算操作。

"欧洲研究理事会通过欧洲研究理事会综合资助金(ERC Consolidator Grant)为前景广阔的开拓性研究提供资金。有了这笔新赠款，哈辛格有望成为第一个通过实验鉴定其奇异量子态的人，并在更高温度下发现类似材料中的相关量子态，"ct.qmat 德累斯顿发言人 Matthias Vojta 教授说。"我们很高兴她能成为我们ct.qmat研究大家庭的一员。"