日德团队发现制造拓扑量子计算机的重要候选物质

据《日刊工业新闻》和JST官网报道，京都大学松田祐司教授等与德国科隆大学等高校组成的国际团队阐明了“非交换任意子”的性质。这种准粒子在量子计算机运行中将起到关键作用。
 
在三维空间中，两个同类粒子互换两次位置后一定会恢复到原来的状态（可交换）。非交换任意子却具有即使两次互换位置也无法恢复原状(非可交换)的奇妙性质，使之有望成为构成拓扑量子计算机的基本粒子。
 
该团队将目光聚焦于α- RuCl3(氯化钌)，此前人们已在这种具有蜂窝状平面结构的磁性绝缘体中观测到“半整数热量子霍尔效应”，这意味着材料中存在着非交换任意子。要彻底证实非交换任意子的存在，必须弄清其拓扑结构。研究发现，半整数热量子霍尔效应的符号会因磁场方向发生逆转的现象，于是通过锁定出现半整数量子霍尔效应的磁场方向成功弄清了非可换任意子的拓扑结构，并发现它与理论模型高度一致。这就证实了非交换任意子稳定存在于物质之中，也意味着α-RuCl3是开发拓扑量子计算机的重要候选物质。相关论文在线发表于美国《科学》杂志。