加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)自2019年获得美国国家科学基金会(NSF)2500万美元赠款，并成为第一个Quantum Foundry(量子代工厂)以来，UCSB附属于该代工厂的研究人员一直致力于开发能够实现基于量子信息的技术和材料。诸如量子计算、量子通信、量子传感和量子模拟等应用。

在Nature Materials杂志上发表的一篇新论文中，Quantum Foundry联合主任兼UCSB材料学教授Stephen Wilson和多位合著者，包括普林斯顿大学的主要合作者，他们联合研究了Quantum Foundry开发的可作为候选超导体(一种电阻消失且能屏蔽磁场的材料)的新材料可能在未来的量子计算中有用。

Wilson的小组早前在《物理评论快报》杂志上发表的一篇论文描述了一种新材料：CsV₃Sb₅(锑化铯钒)，它表现出令人惊讶的包含有超导态的混合特性。这一发现是由Elings博士后研究员Brenden R. Ortiz发现的。Wilson表示，事实证明，许多相关材料都具有这些特征，包括RbV₃Sb₅和KV₃Sb₅。后者(钾、钒和锑的混合物)是这篇最新论文《在Kagome超导体KV₃Sb₅中发现非常规手性电荷顺序》的研究主题。

材料科学家和物理学家早就预测可以制造出一种材料，这种材料会表现出一种打破所谓的时间反转对称性的电荷密度波序。Wilson小组的工作就是制造出这种材料并表征其整体特性。普林斯顿大学的团队随后使用高分辨率扫描隧道显微镜(STM)来确定他们认为是这种状态的特征。

STM的工作原理是用非常锋利的金属线尖在材料表面上扫描，通过将尖端极其靠近材料表面并向尖端或样品施加电压，可以将表面成像解析到单个原子和电子组尺度级别。在论文中，研究人员描述了如何观察和分析电荷中的有序模式，该模式随着施加磁场而发生变化。这种与外部磁场的耦合表明电荷密度波状态会产生自己的磁场。

这正是建立Quantum Foundry的工作之一。威尔逊说：“代工厂的贡献很重要。它在开发这些材料方面发挥了主导作用，量子代工厂的研究人员发现了它们的超导性，然后发现了表明它们可能具有电荷密度波的特征。现在全世界都在研究这些材料，因为它们具有很多不同社区都感兴趣的各个方面。”

“例如，人们对拓扑超导体在量子信息方面的潜力很感兴趣。”他继续说道：“研究拓扑金属新物理学的人对它们很感兴趣，因为它们可能具有被定义为电子彼此相互作用的有趣相关效应，这可能是这种电荷密度波状态的起源。追求高温超导性的人们对它们也很感兴趣，因为它们的元素似乎将它们与这些材料中的某些特征联系起来，即使KV₃Sb₅超导在相当低的温度下也是如此。”

如果KV₃Sb₅被证明是人们所预测的那样，它可以用来制造在量子信息应用中很有用的拓扑量子比特。Wilson表示，在制造拓扑量子计算机时，人们想要制造性能因材料对称性而增强的量子位，这意味着它们不会退相干（退相干是量子计算机的一个主要障碍，它使纠缠的量子态转瞬即逝)，因此能减少了对传统纠错方法的需求。

他补充说：“你只能找到某些类型的状态可以用作拓扑量子比特，而拓扑超导体有望承载这种状态。”“但这样的材料很少见，拓扑计算系统可能对此感兴趣，但它远未得到证实，也很难确认它是否如此。要了解这种新型超导体，还有很多工作要做。”（编译:Qtech）