- 科技報導
文章專區
2018-09-01量子電腦研究發展邁進一步
441 期
Author 作者
編輯部
【本刊訊】不同於傳統電腦的二進位演算方式，量子電腦利用的是電子自旋的演算，大大加快了運算的速度，傳統電腦需要5天才能運算出的結果，量子電腦只需僅僅幾分鐘的時間。舉凡從金融乃至物理學門的棘手難題，量子電腦皆能輕易解決。雖然目前對於量子電腦的研究仍處於非常早期的萌芽階段，但這項領域未來勢必會成為各科技大廠的必爭之地。
量子電腦與一般傳統電腦最大的差異在於，傳統電腦是利用將信息編碼為0和1的二進位的裝置驅動電子，量子電腦則是利用雷射光與材料中的電子進行交互作用，進而測量電子的「自旋」狀態，這些電子的自旋狀態取代了原先傳統電腦只有0和1的二進位模式。而因為電子可以同時具有許多的自旋狀態，可以將0或1、0與1相互疊加，這使得量子電腦能執行更加複雜的運算。
然而，光與電子實際的交互作用十分複雜，就如同所有量子尺度下的東西，在試圖預測及量測的行為都會變得極度不準確。最近的研究中，各方不斷地在尋找可靠度及實用性更佳的方式觀測量子行為，以便研發出更先進的量子運算系統。目前在觀測量子行為的研究上，新加坡大學（National University of Singapore）有了重大的突破。研究團隊利用掃描光電顯微鏡（scanning photovoltage microscope）在金屬與拓撲絕緣體（topological insulators）上「看」到了電子的自旋現象。
拓撲絕緣體是一種表面能夠通電但內部為絕緣狀態的電子材料，研究人員企圖觀測的電子能沿著拓撲絕緣體表面上流通。副教授楊（Yang）與他的研究團隊對拓撲絕緣體Bi2Se3、BiSbTeSe2及鉑金屬進行了檢驗。並施加電流於這些材料上並利用顯微鏡的偏振光觀測電子自旋的狀況。
這種創新的觀測技術與其他的技術並不相同。據了解，這項新的技術能在室溫之下進行觀測並收集資料，未來也能以這項技術應用於其他材料的觀測。研究人員表示，新的技術未來可用做檢測各項材料中電子自旋的狀態。這也就意味著未來可以透過這樣的方式直接觀察電子自旋的狀況，並為未來量子電腦的開發更邁進了一大步。未來楊教授與他的團隊計畫將這項新技術應用於新型態的材料上。團隊也希望將來能夠與業界合作，進一步利用新技術於研發量子電腦的各項設備。
新聞來源
Yang Liu et al. Direct visualization of current-induced spin accumulation in topological insulators, Nature Communications, 2018.