摘要：一项新的研究发现了通过量子超导体通过量子超导体的电流流动的重要行为，从而有可能推动未来技术（如量子计算）的发展。...
一项新的研究发现了通过超导体电流流动的重要行为，有可能推进未来技术的发展，以进行控制的量子信息处理。
这项研究由印第安纳大学布卢明顿艺术与科学学院物理学教授Babak Seradjeh与理论物理学家Rekha Kumari和Kanpur印度技术学院的Arijit Kundu合着。尽管研究是理论上的，但研究小组通过数值模拟证实了他们的结果。发表在物理评论信，该研究的重点是世界上的主要物理学杂志，其重点是“ Floquet Majoraana fermions”及其在称为Josephson效应现象中的作用，这可能会导致对驱动量子系统动态的更精确控制。
潜在地推进量子计算
开发一台完整量子计算机受到核心问题的阻碍：不稳定性。这种不稳定性主要是由于称为“量子反应性”的东西，其中量子位（称为“ Qubits”）由于对环境的干扰（例如温度波动或电磁噪声）而失去了微妙的量子状态。
可以使用不同的物理系统（例如被困的离子，光阵列或超导体）制造Qubits，这些系统可以在不失去任何能量的情况下进行零电阻的材料，通常在接近绝对零的极低温度下。这使量子计算机非常强大，以保持冷稳定，因此稳定，因为当量子位保持不够冷时，它们变得更加不稳定，这意味着错误发生的量会更大，并且更频繁地发生。
反对这种错误的一种方法是寻找“室温超导体”，通常称为超导性的圣杯，因为冷却过程是如此昂贵且复杂。如果科学家可以开发出接近室温的超导性的材料（大约20-25摄氏度或68-77华氏度），它可能会彻底改变我们所知道的技术，最终导致无损的电力传输，指数级更快，更能能效率高效的电子产品，以及先进的加密赛车。
Seradjeh教授及其同事以不同的方式解决了破坏性问题 - 通过非局部编码量子信息，以使其分布在更大的空间距离上，从而使其免受局部噪声和波动的影响。
是什么使“ Floquet Majoraana Fermions”特别用于量子计算？
Majorana fermions以意大利物理学家Ettore Majorana的名字命名，他于1937年首次提出其存在为以独特方式行为的亚原子颗粒。与大多数颗粒不同，主要的fermions是他们自己的反粒子。 （对于宇宙中的每种类型的粒子（例如电子和质子），都存在一个相应的反粒子，具有相反的电荷和相同的质量，并且颗粒和反粒子之间的对称性是宇宙结构的基本部分。）
数学物理学家Alexei Kitaev在2000年意识到Majorana Fermions不仅可以作为基本颗粒，而且可以作为某些称为拓扑超导体的量子激发。这些不同于常规超导体，因为拓扑超导体在其表面或受材料基础拓扑保护的边缘具有独特的稳定量子状态 - 电子运动在量子水平上的形状的方式。
这些表面状态使它们具有抵抗破坏的能力，这就是为什么它们具有开发更稳定的量子计算机的潜力。这些特殊的边缘状态就像Majorana Fermions一样，在常规超导体中不存在。从理论上讲，这样的主要费用可用于非局限性存储量子信息，从而提供了一种保护量子的方法免受腐蚀性的影响。
Seradjeh教授和同事在特定的情况下探索了Majoraana Fermions：“定期驱动”的超导体，意思是，它们暴露于以重复模式循环和关闭的外部能源。这种定期驾驶改变了Majorana fermions的行为，将它们转变为“ Floquet Majoraana fermions”（FMFS）。如果没有周期性的驱动器，可以根据与循环能源的相互作用发生变化，而在没有周期性驱动的情况下，浮标马匹植物可能存在。超导体的周期性驾驶是维持FMF及其创建的异常模式的关键。
为了在两个点之间产生正常导体的电流，需要施加电压，这是将电力推在两个点之间的压力。但是，由于奇特的量子隧道过程称为“约瑟夫森效应”电流，可以在两个超导体之间流动，而无需使用施加的电压。 FMFS以独特的方式影响了约瑟夫森电流。在大多数系统中，两个超导体之间的电流定期重复。但是，FMF以一种电流模式表现出来，该模式以正常速率的一半振荡，从而创建了可以帮助其检测的独特签名。
用新技术调整电流
Seradjeh及其同事的研究揭示的关键发现之一是，可以使用超导体的“化学势”来调整Josephson电流的强度 - 电流的量。简而言之，化学电位充当调整材料特性的表盘，研究人员发现可以通过与驱动系统的外部能源的频率同步来修改它。这可以为科学家提供对量子材料的新水平，并为量子信息处理中的应用打开了可能性，而量子状态的精确操作至关重要。
Floquet Majorafana Fermions具有独特的属性的发现，可以通过外部驱动器来控制，这可以帮助建造更快且对错误更具抵抗力的量子计算机铺平道路。这些发现为全世界的研究人员提供了用于检测和探索驱动量子系统中新的可控性能的路线图。
