第一千一百四十六章 量子芯片樣品
川海材料研究所，通過電梯，徐川和樊鵬越兩人一起來到了實驗室的地下負五層。
量子芯片的研究基地，便在這里，這也是實驗室的最底層，深度達到了地下二十五米左右。
倒不是地面上沒有實驗室了，而是因為量子芯片的研究涉及到了量子比特質量延長退相干時間的要求。
畢竟就目前的技術來說，對于構建量子計算機的量子芯片，外界的干擾真的太容易了。
所以目前研究量子芯片的研究機構，通常都會將實驗室設置在地下或者是有特殊抵擋輻射影響的環境中。
在地下寬敞明亮的實驗室中，徐川見到了量子芯片工程的總設計師，川海材料研究所從華科院那邊挖過來的一名頂尖技術大牛‘耿景龍’，一名正高級研究員。
“耿教授。”
看著面前帶著眼鏡穿著白大褂的中年男子，徐川笑著打了個招呼，兩人倒也不是第一次見面了，早在當初挖過來負責量子芯片工程研發的時候，他就見過對方。
“徐院士，您來了。”
看到徐川，耿景龍滿臉興奮的打了個招呼。
“嗯，聽說你這邊帶隊研究的量子芯片有重大突破，能介紹一下情況嗎？”徐川笑著開口道。
“當然，請隨我來。”
耿景龍興奮的點著頭，帶頭朝著實驗室的另一邊走去。
在實驗室的的另一端，有著各種各樣的儀器設備，沉積機、聚焦離子束設備、掃描探針顯微鏡高低溫磁電阻測試儀、以及原位冷凍干燥機等等各種常見的實驗設備。
除此之外，實驗室中還有一臺特殊定制的納米編織器。
而目前川海材料研究所這邊的量子芯片，便是由這臺特殊定制的納米編織器所生產出來的！
從這臺特殊定制的納米編織器下面的一個小格子中，耿景龍取出了一枚四四方方量子芯片，像是捧著一顆珍貴的寶石一樣，走到了徐川的面前。
“徐院士，這個就是我們通過層疊編織技術完成的樣品，一號實驗產品。”
“以您完成的強關聯電子體系的統一框架理論中的拓撲超導體系理論為基礎，通過不斷的嘗試，我們終于找到了一種最適合構建‘馬約拉納零能模’進而編織成拓撲量子比特的材料！”
看著手中的芯片，耿景龍眼神中滿是驕傲的神色。
量子計算機的主流路線目前來說一共有四種，分別是超導量子計算、光量子計算、離子阱量子技術、拓撲量子計算。
超導量子計算和光量子計算技術是四條路線中最主流最成熟的兩條技術路線。
前者以超導電路中的宏觀量子態為量子比特，具有高可編程性和通用性，是目前最接近實用化的路徑。
比如他們的第三代超導量子計算機“本源悟空”搭載72位自主超導量子芯片‘悟空芯’和‘九章量子計算機’，谷歌量子人工智能的研究團隊，成功研制了全新一代的超導量子計算芯片‘柳木’都是走的超導量子計算路線。
而光量子計算則是一種利用光子作為量子比特（qubit）載體，通過集成光路實現量子信息處理的前沿技術。
主要由高純度的單光子源、超低損耗的單光子線路及單光子探測器組成。
雖然說在這一塊的研究進度要弱于超導量子計算機技術不少，但因為光子之間相互作用弱、退相干時間長且易于操控等特點，它的未來前景廣闊。
更關鍵的是，與超導量子計算機等其他量子計算機必須在極低溫環境下運行不同，光量子計算機可以在接近室溫的環境下運行，這是一個極大的優點。
不過無論是超導量子計算機還是光量子計算機，都難以避開量子比特的退相干問題。
真正能解決這個問題的，是另外兩條相對‘偏門’的路線，離子阱量子計算機技術與拓撲量子計算機。
但相對比前兩者來說，后兩者同樣有著自己的缺陷，且解決的難度更大。
離子阱量子計算機通過電磁場捕獲離子實現量子比特，具備高精度操控潛力，但擴展性受限。
擴展性受限也就意味著量子比特的數量遭到了限制，這對于需求計算力的計算機來說無疑是最致命的缺陷。
至于拓撲量子計算機，則是基于拓撲物態的理論方案。
是的，在徐川完成強關聯電子體系的統一框架理論中的拓撲超導體系理論前，或者說，即便是在目前，除了他掌握了拓撲超導體系理論外，全世界其他的國家和研究機構都沒有一份完整的理論。
因為這份涉及到構建拓撲量子計算機的理論盡管已經完成整整五年了，但一直都沒有正式的公開。
所以盡管理論上拓撲量子計算機抗噪能力很強，但實現它的技術難度反而是最大的，因為理論都‘沒解決’。
不過對于川海材料研究所來說，有了徐川所完成的理論基礎，拓撲量子計算機才是最合適也是最有希望的路線。
但即便是如此，從量子計算機的研發項目立項到現在，時間也已經過去了整整五年，他們才最終找到了一份合適的材料，并且完成了量子芯片的研發。
從對方的手中接過了這枚‘厚厚的’量子芯片，徐川認真的打量了一下。
和傳統的硅基與碳基芯片相比，它的確可以稱得上‘很厚’了，外觀是一個正方形，邊長大概在五厘米左右，厚度目測應該快接近一厘米了。
整體外觀呈現出金紅色與銀白色交織，最引人矚目的應該就是量子芯片中央的接口了，它看上去有些像傳統的USB接口，不過徐川知道兩者的類型肯定不同。
一邊打量著手中的量子芯片，徐川一邊開口詢問道：“構建馬約拉納零能模的材料是什么？”
“砷化銦和您研發出來的氧化銅基鉻銀系·室溫超導材料，兩者復合交織而成。”
聽到這個回答，徐川眼眸輕抬起，饒有興趣的看向耿景龍，開口道：“走的半導體超導異質結構？”
耿景龍點了點頭，咧嘴笑道：“是的！”
“半導體的異質界面對這份材料性能起著至關重要的作用。當砷化銦半導體和室溫超導材料接觸的時候，界面處的能帶彎曲情況極大地影響了接觸（電阻）的性質。”
“其肖特基勢壘會導致不同的電荷密度和電場分布，控制了整個器件的電學性質和對外界調控的響應。”
“也正是因為如此，它才能夠實現馬約拉納零能模和拓撲量子計算。”
徐川點了點頭，開口問道：“你們是怎么解決無法對界面處能帶情況以及接觸實現介觀層面的調控這個問題的？”
量子計算機和量子芯片研發進度他一直都有關注，也深入的了解過這方面的東西。
半導體超導異質結構屬于拓撲量子計算機分類下的一種量子芯片，從物理學，或者說凝聚態物理的角度上來說，在這種超導體半導體異質結中，兩種材料波函數的耦合同樣依賴于界面能帶性質。
因為它決定了波函數的雜化程度以及雜化后的整體性能，比如誘導超導能隙大小、有效朗德g因子大小和自旋軌道耦合強度等。
但這方面有個很大的問題，那就是一直缺乏系統的實驗研究。
原因很簡單，首先是拓撲超導體系理論一直沒構建起來。
而另一個問題便是無法對界面處能帶情況以及接觸實現介觀層面的調控了。
畢竟要實現穩定的馬約拉納零能模和拓撲量子計算，對器件質量要求特別高，器件加工工藝的優化是非常重要的，尤其是超導半導體的界面控制。
最早發現馬約拉納零能模跡象的復合量子器件，其制備涉及非原位的加工工藝（可稱為第一代）。
它是先用刻蝕去除氧化層、而后進行金屬沉積。然而，這種方法往往會導致一個小而軟的誘導超導能隙，容易帶來準粒子中毒，影響拓撲保護和探測馬約拉納零能模。
隨后為了誘導更好的超導能隙，催生了第二代制備工藝，包括分子束原位外延生長和結合氫清潔的特定shadowwall技術。
但兩者都不能與微加工光刻技術完全兼容，靈活度不夠。
因此研發馬約拉納零能模跡象的復合量子器件需開發一種兼容微加工光刻技術的通用方法。
即做到實現原子層銜接的高質量異質界面和能帶彎曲的調節，又足夠的靈活或者說批量工業化生產。
聽到這個問題，耿景龍笑著開口道：“這個問題是聯合華科院半導體研究所趙建華研究員、潘東研究員一起完成的。”
微微停頓了一下，他接著道：：“我們先通過實驗測量出了完整拓撲相圖，并且看到了可能與馬約拉納零能模的粒子空穴對稱性相關的跡象。”
“然后將“馬約拉納島”嵌入到超導干涉環中，由超導電流讀出宇稱的信息，構筑出拓撲量子比特提供了‘讀出方式’，繼而在這個基礎上通過超算搭建出器件加工互聯系統，通過‘氬氣刻蝕’來確保精度。”
聞言，徐川若有所思的點點頭。
川海材料研究所這邊的研究方式，或者說國內科研領域多多少少受到了一些他的影響。
尤其是材料領域這一塊，以前的國內的材料研發通常主要依賴于經驗和實驗的“試錯法”。
這種方法雖然這種方法耗時長、效率低，但它幫助科學家積累了大量關于材料性能與行為的基礎數據。
而且存在研發效率低、成本高等瓶頸問題，難以滿足高新技術和高端裝備對新材料迭代發展的需求。
但不可否認的是，依賴實驗不斷試錯在一些不完全了解材料系統時進行初步探索，快速驗證實驗假設依舊是目前使用最多的方法。
不過他自己研究材料的方法和傳統的方式有很大的區別。
拋開人工SEI膜技術不說，無論是碳納米材料還是超導材料，都是先完善好理論，然后通過計算材料學，比如數據驅動、高通量計算等方式從理論上縮小研發方向，再通過實驗來試錯。
這種做法能夠極大提高了材料發現的效率，減少了實驗和開發成本，特別適用于復雜材料體系的研究。
當然，缺陷也有，那就是需要大量的計算資源和高質量數據，模型的精度依賴于輸入數據的質量。
不過這一點在很早之前他就已經在準備了，川海材料研究所的化學材料計算模型經歷了近十年的發展，早已經是龐大無比的資料庫了。
這種科研方式，也隨著他的名聲、超導材料、碳納米材料等一系列尖端產品的研發成功而影響了國內眾多的科研機構。
在徐川看來，這的確是一件好事。
因為傳統的靠運氣試錯的研究方式，的確有些落后了。
畢竟隨著科學技術的發展，科學研究的體系越來越復雜，傳統的解析推導方法已不敷應用，甚至無能為力。
而計算材料科學是材料研究領域理論研究與實驗研究的橋梁，不僅為理論研究提供了新途徑，而且使實驗研究進入了一個新的階段。
從低自由度體系轉變到多維自由度體系，從標量體系擴展到矢量、張量系統，從線性系統到非線性系統的研究都使解析方法失去了原有的威力。
因此，借助于計算機進行計算與模擬恰恰成為唯一可能的途徑。復雜性是科學發展的必然結果，計算材料科學的產生和發展也是必然趨勢。
它對一些重要科學問題的圓滿解決，充分說明了計算材料科學的重要作用和現實意義。
簡單的了解了一下手中的這塊量子芯片后，徐川看向了負責量子芯片研發項目的耿景龍，問出了一個最為關鍵的問題。
“這塊量子芯片的量子比特（Qubit）數量能夠達到多少？”