【创科广场】石墨烯助量子电脑成真 应用物料研究突破
位于芬兰的量子计算初创IQM，宣布在研究量子研究出现突破。以石墨烯作为辐射热计，媲美最先进的量子电脑读取器，有助发展商用量子电脑，IQM有关研究发表在《自然》期刊上。
Aalto University与芬兰研究机构VTT量子技术联合教授Mikko Mttnen领导的研究小组，设计了快速而灵敏度高的纳米辐射热计（Bolometer），可侦测微弱微波辐射，采用了石墨烯作为材料。
上述的辐射热计灵敏度之高，足以侦察到微波的光子。纳米辐射热计侦测到的辐射微弱程度，室温下用微波炉加热一杯咖啡摄氏1度所耗用能量，已是其可侦测到辐射50 septillion（秭）。即是5之后有25个零。辐射热计速度也比上一代高出过百倍。
石墨烯变化万端
Mttnen为Aalto University与VTT的量子技术联合教授，并且是IQM的联合创始人。Mttnen说：「装置体积非常细小，甚至可以放入细菌里面。」
辐射热计比从前更准确和快速测量光子能量，对开发量子电脑至为重要。测量qubits（量子位元）能量，也是量子算法不可或缺的一部分。装置体积极小，就可以整合到超导量子处理器。辐射热计可用于读取量子电脑记忆体，或者量子雷达的讯息。
Roope Kokkoniemi是刚加入IQM的科学硕士，今次《自然》期刊上文章的第一作者。Kokkoniemi说 ：「我们开始以金钯制作的辐射热计，作为概念验证；结果虽然成功，但同时想到石墨烯替代。最终制作更出色感应器，既高速运作，读取超导量子位元状态，也非常实用。」 上述研究是Pertti Hakonen教授在Aalto University的NANO小组，VTT和新加坡国立大学共同成果。
加速IQM发展
IQM侦测器技术以相对小巧尺寸，替代传统读取器及扩大未来量子处理器规模，非常有用。IQM联合创始人兼研究参与者Kuan Yen Tan博士说：「这是量子技术的里程碑。新辐射热计肯定符合未来要求。」。
IQM短时间内成为欧洲领先量子电脑公司，正销售首批商用量子电脑，IQM与学术界联系紧密，员工都具备研究背景，团队共发表640多篇论文，引用量超过27,000次。
石墨烯作为现实量子电脑的物料，近年屡见突破。2018年，美国麻省理工研究团队发现，石墨烯作为绝缘体，堆叠的双层石墨烯中，电学行为对原子排列非常敏感，影响层间电子的移动。两层石墨烯片相叠旋转1.1度，特定温度下额外添加电子，石墨烯突变成超导体。研究发现令团队的中国年轻科学家曹原，登上2018年Nature的10大科学家之首，也是期刊149年以来最年轻的入榜学者。
以往超导研究一直以铜氧化物的高温超导，但高温并不等于室温约300K，高温是超过了液化氮的77K（-196摄氏）。
1987年，朱经武和吴茂昆发现的铜氧化物，超导临界温度推至90K以上，全球进入了高温超导年代，目前超导最高温约达138K（-135摄氏）。问题在于科学界对铜氧化物，何以下跌至临界温度，从绝缘突变为超导的原理，迄今毫无头绪。
曹原发现的石墨烯超导转变是1.7K（-271摄氏），不属于高温超导，实用价值不大，却令铜氧化物研究再现生机。科学界称其相叠旋转1.1度为「魔法角度」（Magic angle），开启了新的研究领域，称为「扭曲电子学」（Twistronics）。
Nature十大科学家之首
最近曹原的团队，再以扭曲电子学创造石墨烯性能，今次再是两层，而是四层。四层石墨烯与两层相比，「魔角」结构对某些电场和磁场更敏感。另一方面，加大柏克莱分校王枫和复旦大学张远波研究人员，通过将三层石墨烯交错叠加，开发了同时实现三种迥异电磁性质的新器件，包括绝缘、超导和铁磁性；具有奇特性质的石墨烯，有望加快量子计算发展，有关研究已发表《自然》期刊上。
