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整合拓樸材料與超導電路 中山大學研究登國際一流期刊

發佈日期: 2020-12-17
【物理系提供】國立中山大學物理系助理教授邱奎霖與深圳量子科學與工程研究院團隊合作,在國際一流期刊《Nano Letters》發表新的拓樸材料與超導量子電路結合的跨領域研究成果:基於Weyl半金屬MoTe2之可磁調超導量子電路(Flux Tunable Superconducting Quantum Circuit Based on Weyl Semimetal MoTe2),此為一跨領域研究方向,國際上僅有微軟研究團隊公開展示過類似的研究成果。

邱奎霖教授指出,量子計算為近年來國際熱點研究,目前主流硬體系統可分為超導、量子點、 囚禁離子、光學、拓樸比特等,國際上各有重點研究團隊支持。此研究橫跨超導和拓樸兩個系統的背景,由於超導比特利用約瑟夫森結(Josephson junction)作為核心元件,而拓樸材料與超導體結合之約瑟夫森結能承載一種稱為馬約拉納束縛態的準粒子,此束縛態有著非尋常的能量─相位關係,並有做為容錯拓樸量子計算的潛力,而拓樸量子比特與其他主流體系比較,有先天上較不受環境影響而不易退相干之優勢。此工作利用Weyl半金屬作為約瑟夫森結,並用超導量子比特的測量方式來探測材料的拓樸性,此研究架構可延伸探測不同材料之拓樸性,進一步探討材料做為拓樸量子比特的可能性。邱教授指出,目前拓樸量子計算尚處於尋找non-Abelian anyons (任意子)階段,而尚未驗證其non-commutative交換性,「未來找到適合材料並設計交換性結構將是我們努力方向」。

邱奎霖教授自2019年8月加入物理系以來,以中山大學為第一單位已發表五篇著作,包含兩篇期刊論文(世界排名前10%和前25%)、兩篇評論性文章(review article)及一篇書的邀請章節。其中兩篇期刊論文及專章為第一或通訊作者,五篇中的四篇為量子計算相關主題。邱教授自2017年以來,多次回台與學界,業界交流量子計算相關科技,包含2017年至半導體先進技術研討會及2018年受邀至台積電演講,並在會後與黃漢森副總交流。2019年回中山大學後,也至台清交成和中研院等國內學術單位介紹研究領域,並於今年11月受台灣量子電腦暨資訊科技協會邀請,至2020量子計算論壇(台北三創)專題分享量子電腦在不同硬體平台的發展。(相關演講及主題可見https://eins0728.github.io/publications.html)

目前邱奎霖教授於中山大學的實驗室尚在建設階段,成員以大學專題生為主,期待未來能有更多有志於量子科技的新血加入。邱奎霖教授指出,一名美國密西根大學安那堡分校物理系的大學畢業生Thomas Kuo,由於疫情關係暫時留在台灣,在他的實驗室實習了將近10個月,最近決定留在中山大學、加入他的實驗室讀碩士班,之後再考慮申請美國量子計算領域博士班,「全美排名前10名的物理系學生願意留下來,顯示我們的研究主題還是很吸引人的,我也很感謝他為我們實驗室帶來不一樣的學習風氣。」邱教授表示,在國外時看到許多天資聰穎的學生,比別人更加倍地努力,希望台灣學生也能長成更具競爭力的下一代,在所謂的第二次量子革命中,能像台灣的半導體產業一樣,在世界佔有一席之地。

(公共事務組編修)

【附錄】

期刊及專章連結請見
1. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02267
2. https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-020-08442-x
3. http://aappsbulletin.org/myboard/read.php?id=236&Page=1&Board=featurearticles&FindIt=&FindText=
4. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.125412
5. https://www.routledge.com/21st-Century-Nanoscience-A-Handbook-Nanophotonics-
Nanoelectronics/Sattler/p/book/9780815356417

台灣量子電腦暨資訊科技協會, 台北2020量子計算論壇邱教授talk影片與活動連結:
https://youtu.be/64uGLvwhqzU?t=408 (Talk: 6:48 - 30:00; Panel discussion: 2:15:48)
https://www.accupass.com/event/2010220907201193468851
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