在ct.qmat–量子物質中的複雜性和拓撲學（由維爾茨堡和德累斯頓兩所大學聯合發起）工作的低溫物理學專家埃萊娜-哈辛格（Elena Hassinger）所從事的研究一直是極寒的代名詞。2021 年，她發現了非常規超導體鈰銠砷CeRh2As2）。超導體通常只有一個無電阻電子傳輸階段，而這個階段發生在某個臨界溫度以下。然而，根據學術期刊《科學》報導，CeRh2As2 是迄今為止唯一擁有兩種特定超導狀態的量子材料。

圖為超導奇蹟鈰-銠-砷（CeRh2As2） 圖片來源：Jörg Bandmann/ct.qmat

非常規超導體CeRh2As2： 量子超級明星

幾十年來，超導體中的無損耗電流傳導一直是固態物理學的核心焦點，並已成為未來電力工程的重要前景。在CeRh2As2 中發現的第二個超導相是由鈰原子周圍的非對稱晶體結構（晶體結構的其他部分完全對稱）產生的，這使這種化合物成為拓撲量子計算的主要候選材料。哈辛格計劃將她的研究擴展到具有類似異常結構特性的其他量子材料，希望在更高溫度下實現拓撲超導。

歐洲研究理事會向哈辛格頒發了270萬歐元（296萬美元），用於她的項目”極端條件下局部破碎反轉對稱的奇異量子態–Ixtreme”。未來五年，她打算利用這筆資金在德勒斯登實驗室進一步研究超導”Miracle” – CeRh2As2，發掘相關量子材料，為拓樸量子運算領域的重大突破做出貢獻。

埃琳娜-哈辛格是維爾茨堡-德勒斯登卓越中心ct.qmat複雜電子系統低溫物理學教席教授。她目前已獲得歐洲研究理事會270 萬歐元的資助，以進一步推動她在非常規超導體方面的開創性研究。她的教席設在德勒斯登工業大學。圖片來源：Tobias Ritz/ct.qmat

“如果我們能在實驗室中證實我的鈰-銠-砷化合物拓撲表面態的理論預測，這將為創造拓樸量子位元（qubit）鋪平道路。這將是一個巨大的進步，」哈辛格解釋道。

拓樸量子位元以其穩定性著稱，與非拓樸量子位元相比，拓樸量子位元提供的量子態要穩定得多。目前研究中最大的挑戰之一是開發一種方法，以同時維持1000 個量子位元。

實現這一目標將使量子處理器能夠在幾分鐘內完成傳統超級電腦需要數年才能完成的任務。這就是為什麼ct.qmat的聰明才智正專注於拓樸量子材料的研究。

為了研究非傳統超導體鈰銠砷，哈辛格首先需要一台低溫恆溫器，將材料樣品冷卻到0.35 開爾文（-272.8 攝氏度）以下。

“這台機器的造價超過100 萬歐元。”她透露說：”當樣本足夠冷的時候，它將承受強大的壓力和高達18 特斯拉的超強磁場，遠遠超過一般馬蹄形磁鐵的0.1 特斯拉磁場。進行這些高壓磁場測量可能需要幾個月的時間，需要每天進行精確調整。她的目標是仔細研究CeRh2As2的第二超導相，以最終證明這種材料是拓撲超導體。如果研究成功，這種”奇蹟材料”不僅能實現無損電子傳導，而且還具有強大的拓撲表面態，有可能用於量子計算操作。

「歐洲研究理事會透過歐洲研究理事會綜合資助金（ERC Consolidator Grant）為前景廣闊的開創性研究提供資金。有了這筆新贈款，哈辛格有望成為第一個透過實驗鑑定其奇異量子態的人，並在更高溫度下發現類似材料中的相關量子態，”ct.qmat 德累斯頓發言人Matthias Vojta 教授說。”我們很高興她能成為我們ct.qmat研究大家庭的一員。”

編譯來源：ScitechDaily