RIKEN的物理学家在超导电路中创造出了类似分子的电子状态，有望在未来的量子计算机中使用。

在电子电路中，超导体(一种对电子电流不产生电阻的材料)最明显的优点是，它们不会产生任何浪费的热量，这限制了传统电路的能源效率。

但它们还有另一大优势。超导是由于电子之间的量子力学相互作用而产生的。这些奇特的效果可以在设备中加以利用，为它们提供传统设备无法提供的广泛功能。

现在，理研紧急物质科学中心的Sadashige Matsuo和他的同事已经研究了这种效应。它被称为Andreev分子，可以用于未来量子计算机中的量子信息技术。这篇论文发表在《自然通讯》杂志上。

超导电路的基本组成部分是约瑟夫森结:一种将普通材料夹在两个超导体之间的装置，它可以控制超电流的流动。

在普通材料与超导体的界面处，普通材料中的一个电子被反射成空穴，在超导体中产生一对电子。这种反射在约瑟夫森结的正常材料中形成束缚态，即所谓的安德烈夫束缚态。

如果两个约瑟夫森结足够近，它们可以通过相互连接形成Andreev分子。Matsuo和他的同事专注于两个约瑟夫森结，它们共用一个短超导电极。在该结构中，不同结点中的Andreev束缚态有望通过共享电极相互连接。

“当这些Andreev分子存在时，一个约瑟夫森结可以控制另一个约瑟夫森结，”Matsuo解释说。“然后奇特而有用的超导输运现象出现，比如约瑟夫森二极管效应 ——这种效应可能导致超导电路中耗散整流器的减少。”

Matsuo和他的同事用一层薄薄的砷化铟制作了两个约瑟夫森结。然后他们通过铝制的共享超导电极将它们耦合在一起，这种电极在非常低的温度下是超导的。

研究小组通过测量在不同施加电压和磁场强度下到达连接处的隧道电流来研究这种结构的电子特性，这种技术被称为隧道光谱。这使他们能够观察到与Andreev分子相对应的Josephson结中的能级。

“研究人员之前已经报道了Andreev分子在不同器件结构中的光谱特征，”Matsuo说。“但我们现在已经成功地在耦合约瑟夫森结中观察到它们，并首次证明了它们的可控性。

“我们的工作提供了关于Andreev分子的基本信息。这将为将来在耦合约瑟夫森结中设计奇异的超导输运现象铺平道路。”