人類首次直接“看到”量子自旋效應

　　據新加坡國立大學（NUS）官網近日報道，該校科學家領導的國際科研團隊，首次直接“看到”拓撲絕緣體和金屬中電子的量子自旋現象，為未來研發先進的量子計算組件以及設備鋪平了道路，距離實現量子計算又近了一步。

　　量子計算機目前仍處于研發的初期階段，但其展現出的計算速度已經是傳統技術的數百萬倍，其非凡的處理能力之所以成為可能，“幕后功臣”是量子計算機運行的全新方式——使用光而非電。

　　傳統計算機使用電子將信息編碼成0和1的二進制狀態，相比之下，量子計算機用激光與材料內的電子相互作用，以測量電子的“自旋”現象。這些自旋電子的狀態取代了0和1，而且，由于它們能同時以多個自旋狀態存在，因而可以實現更復雜的計算。

　　然而，要利用光和電子相互作用，說起來容易做起來難。因為，這些相互作用極其復雜，而且在試圖預測其行為時總存在一定程度的不確定性，因此，科學家一直在尋找可靠、實用的方法來觀察這些量子效應，希望能借此發現更先進的量子計算設備。

　　NUS電子與計算機工程系副教授楊賢秀領導的團隊取得的真正突破是：使用掃描光電壓顯微鏡首次“看到”拓撲絕緣體硒化鉍和鉑中的特定自旋現象。由于施加的電流會影響所有這些材料量子能級的電子自旋，他們能使用來自顯微鏡的偏振光直接觀察到這種變化。

　　此外，與其他觀察技術不同，新實驗裝置可在室溫下工作，因而適用于多種其他材料，這意味著開發更好的量子計算機將變得更容易。

　　接下來，楊賢秀團隊計劃在具有新穎自旋特性的新奇材料上測試他們的新方法。他們也希望與行業伙伴合作，進一步探索這種獨特技術的各種應用，重點是開發未來量子計算機中使用的設備。