Skok do budoucnosti: Výzkumníci z UCC objevili potenciální klíč k budoucnosti kvantového počítačování

Výzkumníci z laboratoře Makroskopické kvantové hmoty na University College Cork (UCC) učinili významný objev, který by mohl být zásadním krokem pro budoucnost kvantového počítačování. Tým identifikoval prostorově modulovaný supravodivý stav v novém a neobvyklém supravodiči, Uranium Ditelluridu (UTe2), který by mohl potenciálně vyřešit jednu z největších výzev kvantového počítačování.

Moc supravodičů

Supravodiče jsou materiály, které umožňují proudění elektřiny bez odporu, což znamená, že nešíří žádnou energii, přestože vedou velký proud. To je možné, protože místo jednotlivých elektronů, které se pohybují skrz kov, se elektronové páry spojují do makroskopické kvantově mechanické kapaliny.

Vedoucí autor článku, Joe Carroll, doktorand, který spolupracuje s profesorem kvantové fyziky Séamusem Davisem, vysvětluje: “Naše tým objevil, že některé elektronové páry vytvářejí novou krystalickou strukturu vloženou do této podkladové kapaliny. Tyto typy stavů byly poprvé objeveny naší skupinou v roce 2016 a nyní se nazývají Elektronové párové vlny. Tyto párové vlny jsou novou formou supravodivé hmoty, jejíž vlastnosti jsme dosud objevovali.”

Nový typ supravodiče

Co dělá UTe2 zvláštním, je to, že se zdá být novým typem supravodiče. Elektronové páry v UTe2 seemají mít intrinsic angular momentum. Pokud je to pravda, pak tým z UCC detekoval první Pair-Density Wave složenou z těchto exotických elektronových párů.

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

Důsledky pro kvantové počítačování

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 počítačování. Mohl by být použit jako základ pro topologická kvantová počítačování, kde neexistuje limit na dobu 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 počítačování… V takových materiálech neexistuje limit na dobu života qubitu během výpočtu, což otevírá mnoho nových cest pro stabilnější a užitečnější kvantové počítače.”

Objev týmu z UCC poskytuje další kus do puzzle UTe2. Porozumění základním supravodivým vlastnostem materiálů jako UTe2 je zásadní pro vývoj praktických kvantových počítačů. Carroll uzavírá: “Co jsme objevili, poskytuje další kus do puzzle UTe2. Abychom mohli vytvářet aplikace pomocí materiálů jako 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.”