قفزة كمية: باحثو UCC يكتشفون مفتاحًا محتملًا لمستقبل الحوسبة الكمومية

في تطور هام لمستقبل الحوسبة الكمومية، اكتشف باحثون في مختبر المادة الكمومية المكروية في جامعة كولج كورك (UCC) اكتشافًا رائدًا باستخدام واحد من أقوى مجاهر الكمومية في العالم. وقد حدد الفريق حالة超موصلية متغيرة مكانيًا في مواد جديدة وغير عادية، يورانيوم دي تيلورايد (UTe2)، والتي يمكن أن ت解决 واحدة من أكبر تحديات الحوسبة الكمومية.

قوة الموصلات الفائقة

الموصلات الفائقة هي مواد تسمح للكهرباء بالتدفق مع مقاومة صفرية، مما يعني أنها لا ت散 أي طاقة على الرغم من حمل تيار كبير. هذا ممكن لأن أزواج الإلكترونات ترتبط معًا لتشكيل سائل ميكانيكي كمومي макروسكوبي.

المؤلف الرئيسي للورقة، جو كارول، باحث دكتوراه يعمل مع أستاذ الفيزياء الكمومية في UCC سياموس ديفيس، يشرح، “ما وجدته нашей الفريق هو أن بعض أزواج الإلكترونات تشكل هيكلًا بلوريًا جديدًا متضمنًا في هذا السائل الخلفي. هذه الأنواع من الحالات تم اكتشافها لأول مرة من قبل مجموعتنا في عام 2016 وأصبحت تعرف الآن باسم موجات كثافة الإلكترونات. هذه موجات الكثافة هي شكل جديد من المواد الفائقة التي لا تزال خصائصها قيد الاستكشاف.”

نوع جديد من الموصلات الفائقة

ما يجعل UTe2 مثيرًا بشكل خاص هو أنه يبدو أنه نوع جديد من الموصلات الفائقة. أزواج الإلكترونات في UTe2 تظهر أن لديها زخم زاوي داخلي. إذا كان هذا صحيحًا، فإن فريق UCC قد اكتشف أول موجة كثافة زوجية تتكون من أزواج الإلكترونات الغريبة هذه.

يوضح كارول، “ما هو مثير لنا وللمجتمع الأوسع هو أن UTe2 يبدو أنه نوع جديد من الموصلات الفائقة. لقد كان علماء الفيزياء يبحثون عن مادة مثلها لما يقرب من 40 عامًا.”

الآثار على الحوسبة الكمومية

الحواسيب الكمومية تعتمد على بتات كمومية أو قubits لتخزين ومانيپولاسيون المعلومات. ومع ذلك، يتم تدمير حالة الكمومية لهذه القubits بسهولة، مما يحد من تطبيق الحواسيب الكمومية.

UTe2، ومع ذلك، هو نوع خاص من الموصلات الفائقة الذي يمكن أن يكون له عواقب كبيرة على الحوسبة الكمومية. يمكن استخدامه كأساس للحوسبة الكمومية الطوبولوجية، حيث لا يوجد حد لمدى الحياة للقبيط أثناء الحساب. هذا يمكن أن يفتح طرقًا جديدة للحواسيب الكمومية الأكثر استقرارًا وفائدة.

يوضح كارول، “هناك إشارات إلى أن UTe2 هو نوع خاص من الموصلات الفائقة الذي يمكن أن يكون له عواقب كبيرة على الحوسبة الكمومية… في مواد مثل هذه لا يوجد حد لمدى الحياة للقبيط أثناء الحساب، مما يفتح طرقًا جديدة للحواسيب الكمومية الأكثر استقرارًا وفائدة.”

اكتشاف فريق UCC يوفر قطعة أخرى من اللغز حول UTe2. فهم الخواص الفائقة الأساسية للمواد مثل UTe2 هو أمر بالغ الأهمية لتطوير حواسيب كمومية عملية. يختم كارول، “ما اكتشفناه يوفّر قطعة أخرى من اللغز حول UTe2. لإنشاء تطبيقات باستخدام مواد مثل هذه يجب أن نفهم خصائصها الفائقة الأساسية. كل العلوم الحديثة تتحرك خطوة خطوة. نحن سعداء أننا ساهموا في فهم مادة يمكن أن تقربنا من حواسيب كمومية أكثر عملية.”