在《自然·电子学》的封面文章“门控超导开关中的不平衡声子”中，来自IBM的科学家们阐明了一种新型的超导开关设备，这种设备可能可用在经典计算机和量子计算机的下一代组件中。

振动在物理世界中是一直存在的。原子和分子不断地振动。物体振动得越快，它的温度就越高。我们还知道，固体或晶体结构中产生的振动以声速进行传播。而固体中的振动——特别是它们能量的最小量子单位“声子”——是这篇论文的核心。

在该论文中，IBM的研究人员解释了相对少量的高能电子为何能破坏纳米线中的超导状态。他们实现了一种新颖的几何器件结构，其中产生的高能电子电流不会将纳米线暴露在电场或泄漏的电流中。相反，其电流是由在纳米线附近的附加栅电极产生。

该研究团队在距离纳米线1µm处的地方添加了两个栅电极。当电流在两个远距离栅极间流动时，纳米线中的超导性被抑制，其抑制方式与附近栅极的抑制方式在性质上相似。首先，高能电子在纳米线和栅极所在的硅衬底中触发了声子的发射。就像水波一样，这些声子行进了相当长的距离(几微米)并到达了超导纳米线，在那里它们能有效地抑制超导性。

为了证明这些声子波的存在，研究人员在栅极和纳米线间的硅衬底上蚀刻了一个深沟槽。沟槽能反射在硅衬底中传播的声子波，可限制声子对超导性的影响。

这个开关需要一个几乎无法测量的电流——一些高能电子——才能起作用。这可能说明了为什么以前的解释没有对这种泄漏电流赋予任何意义，而是认为电场电压是破坏超导性的原因。

IBM的研究人员发现，在设计用于超导量子应用的设备时声子所起的作用是至关重要的。事实上，基于这种效应的开关只需要很少的功率即可工作，因此它可能比其他方法效率更高。

此外，该研究结果还提出了一种新的策略，可用于减轻声子对超导量子比特相干性的负面影响。一种规避声子这一有害影响的方法是可以通过构造衬底以减弱或限制发射声子的影响，就像该团队所做的沟槽设计那样。（编译:Qtech）