Kvantový skok: Výzkumníci UCC objevují potenciální klíč k budoucnosti kvantové výpočetní techniky

Výzkumníci z laboratoře Macroscopic Quantum Matter Group na University College Cork (UCC) učinili významný objev pro budoucnost kvantového počítání pomocí jednoho z nejvýkonnějších kvantových mikroskopů na světě. Tým identifikoval prostorově modulující supravodivý stav v novém a neobvyklém supravodiči, Uranium Ditelluride (UTe2), který by mohl potenciálně řešit jednu z největších výzev kvantových počítačů.

Síla supravodičů

Supravodiče jsou materiály, které umožňují proudění elektřiny s nulovým odporem, což znamená, že nerozptýlí žádnou energii, přestože vedou velký proud. To je možné, protože místo toho, aby se jednotlivé elektrony pohybovaly kovem, páry elektronů se k sobě vážou a tvoří makroskopickou kvantově mechanickou tekutinu.

Hlavní autor papír, Joe Carroll, PhD výzkumník pracující s UCC Prof. of Quantum Physics Séamus Davis, vysvětluje: „Náš tým zjistil, že některé elektronové páry tvoří novou krystalovou strukturu uloženou v této tekutině pozadí. Tyto typy stavů byly poprvé objeveny naší skupinou v roce 2016 a nyní se nazývají vlny elektronové párové hustoty. Tyto vlny hustoty páru jsou novou formou supravodivé hmoty, jejíž vlastnosti stále objevujeme.

Nový typ supravodiče

UTe2 je obzvláště vzrušující tím, že se zdá být novým typem supravodiče. Zdá se, že páry elektronů v UTe2 mají vlastní moment hybnosti. Pokud je to pravda, pak tým UCC detekoval první vlnu párové hustoty složenou z těchto exotických párů elektronů.

Carroll vysvětluje: „Pro nás a širší komunitu je obzvláště vzrušující, že UTe2 se jeví jako nový typ supravodiče. Fyzici hledali podobný materiál téměř 40 let."

Důsledky pro kvantové výpočty

Kvantové počítače se při ukládání a manipulaci s informacemi spoléhají na kvantové bity nebo qubity. Kvantový stav těchto qubitů je však snadno zničen, což omezuje použití kvantových počítačů.

UTe2 je však speciální typ supravodiče, který by mohl mít obrovské důsledky pro kvantové výpočty. Mohl by být potenciálně použit jako základ pro topologické kvantové výpočty, kde neexistuje žádné omezení na životnost qubitu během výpočtu. To by mohlo otevřít mnoho nových cest pro stabilnější a užitečnější kvantové počítače.

Carroll vysvětluje: „Existují náznaky, že UTe2 je speciální typ supravodiče, který by mohl mít obrovské důsledky pro kvantové výpočty… V takových materiálech neexistuje žádné omezení životnosti qubitu během výpočtu, což otevírá mnoho nových cest pro stabilnější a užitečnější kvantová data. počítače.”

Objev týmu UCC poskytuje další dílek do skládačky UTe2. Pochopení základních supravodivých vlastností materiálů jako UTe2 je zásadní pro vývoj praktických kvantových počítačů. Carroll uzavírá: „To, co jsme objevili, poskytuje další dílek do skládačky UTe2. Abychom mohli používat materiály jako je tento, musíme pochopit jejich základní supravodivé vlastnosti. Celá moderní věda jde krok za krokem. Jsme potěšeni, že jsme přispěli k pochopení materiálu, který by nás mohl přiblížit mnohem praktičtějším kvantovým počítačům.“