Kvantový skok: Výzkumníci z UCC objevili potenciální klíč k budoucnosti kvantového počítačového zpracování

V významném pokroku pro budoucnost kvantového počítačového zpracování objevili výzkumníci z laboratoře Macroscopic Quantum Matter Group na University College Cork (UCC) pomocí jednoho z nejvýkonnějších kvantových mikroskopů na světě průlomové objevy. Tým identifikoval prostorově modulovaný supravodivý stav v novém a neobvyklém supravodiči, Uranium Ditelluride (UTe2), který by mohl potenciálně řešit jednu z největších výzev kvantového počítačového zpracování.

Síla supravodičů

Supravodiče jsou materiály, které umožňují proudění elektřiny s nulovým odporem, což znamená, že neztrácejí žádnou energii, přestože vedou velký proud. To je možné proto, že místo jednotlivých elektronů procházejících kovem, se elektrony spojují do páru a vytvářejí makroskopickou kvantově mechanickou kapalinu.

Vedoucí autor článku, Joe Carroll, doktorand pracující s UCC Prof. kvantové fyziky Séamusem Davisem, vysvětluje: “Naše tým nalezl, že některé elektrony vytvářejí novou krystalickou strukturu vloženou do této pozadí kapaliny. Tyto typy stavů byly poprvé objeveny naší skupinou v roce 2016 a jsou nyní nazývány Elektronové párové vlny. Tyto Párové vlny jsou novou formou supravodivé hmoty, jejíž vlastnosti jsme stále objevujeme.”

Nový typ supravodiče

Co dělá UTe2 zvlášť zajímavým, je to, že se zdá být novým typem supravodiče. Páry elektronů v UTe2 zdají se mít intrinsicní úhlový moment. Pokud je to pravda, pak tým z UCC detekoval první Párovou vlnu složenou z těchto exotických párů elektronů.

Carroll vysvětluje: “Co je zvlášť zajímavé pro nás a širší komunitu, je to, že UTe2 se zdá být novým typem supravodiče. Fyzikové hledali materiál jako tento téměř 40 let.”

Důsledky pro kvantové počítačové zpracování

Kvantové počítače spoléhají na kvantové bity nebo qubity k uložení a manipulaci informací. Nicméně, kvantový stav těchto qubitů je snadno zničen, což omezuje aplikaci kvantových počítačů.

UTe2 je však zvláštní typ supravodiče, který by mohl mít obrovské důsledky pro kvantové počítačové zpracování. Mohl by být potenciálně použit jako základ pro topologický kvantový počítač, kde neexistuje žádná hranice pro délku života qubitu během výpočtu. To by mohlo otevřít mnoho nových cest pro stabilnější a užitečnější kvantové počítače.

Carroll vysvětluje: “Existují náznaky, že UTe2 je zvláštní typ supravodiče, který by mohl mít obrovské důsledky pro kvantové počítačové zpracování… V takových materiálech neexistuje žádná hranice pro délku života qubitu během výpočtu, což otevírá mnoho nových cest pro stabilnější a užitečnější kvantové počítače.”

Objev týmu z UCC poskytuje další díl do puzzle UTe2. Porozumění základním supravodivým vlastnostem materiálů, jako je UTe2, je zásadní pro vývoj praktických kvantových počítačů. Carroll uzavírá: “Co jsme objevili, poskytuje další díl do puzzle UTe2. Abychom mohli vytvořit aplikace pomocí materiálů, jako je tento, musíme pochopit jejich základní supravodivé vlastnosti. Celá moderní věda se pohybuje krok za krokem. Jsme rádi, že jsme přispěli k pochopení materiálu, který by mohl přivést nás blíže k mnohem praktičtějším kvantovým počítačům.”