Forskere får kvantegennembrud med ny type Qubit

Topologiske qubits bliver udforsket for at skabe gennembrud i udviklingen af ​​en kvantecomputer designet til universelle applikationer, men ingen har været i stand til at demonstrere en kvantebit som denne i et laboratorium. 

I det, der er et stort gennembrud, har forskere fra Forschungszentrum Jülich med succes integreret en topologisk isolator i en konventionel superledende qubit for første gang. 

Den nye forskning blev offentliggjort i tidsskriftet Nano Letters.

Forskningsgruppen blev ledet af Dr. Peter Schüffelgen ved Peter Grünberg Instituttet (PGI-9) i Forschungszentrum Jülich

Løsning af de mest komplekse problemer

Kvantecomputere rummer et enormt potentiale for fremtiden. Med kvanteeffekter kunne disse maskiner levere løsninger til nogle af de mest komplekse problemer, som ikke er i stand til at blive behandlet af konventionelle computere i en realistisk tidsramme. Selv med disse nye fremskridt kræver den udbredte brug og implementering af kvantecomputere stadig meget arbejde.

Nuværende maskiner indeholder normalt kun et lille antal qubits, og de er ofte tilbøjelige til at fejle. Efterhånden som systemet øges i størrelse, øges også vanskeligheden ved fuldt ud at isolere det fra omgivelserne. 

Den topologiske Qubit

På grund af dette håber mange eksperter, at en ny type kvantebit kaldet en topologisk qubit kan løse disse problemer. Forskere er ikke de eneste, der arbejder på dette, men det er store virksomheder som Microsoft også. Den topologiske qubit udviser det særlige træk ved at være topologisk beskyttet. Den geometriske struktur af superlederne og deres særlige elektroniske materialeegenskaber sikrer også, at kvanteinformationen bevares. 

I betragtning af disse funktioner anses topologiske qubits for at være ekstremt robuste og stort set immune over for eksterne kilder til dekohærens. De har også hurtige koblingstider sammenlignet med konventionelle superledende qubits, der bruges af virksomheder som Google og IBM.

Selv med disse progressioner er forskerne stadig usikre på, om de kan producere topologiske qubits eller ej på grund af mangel på passende materialegrundlag. Det betyder, at eksperter ikke eksperimentelt kan generere de specielle kvasipartikler, der er nødvendige. Disse kvasipartikler, eller Majorana-tilstande, har kun været i stand til at blive demonstreret i teorien. 

Med det sagt åbner disse hybride qubits helt nye muligheder, og de kan føre til skabelsen af ​​nye materialer.