Videnskabsmænd gør kvantum-gennembrud med ny type qubit

Topologiske qubits undersøges for at gøre gennembrud i udviklingen af en kvantecomputer designet til universelle anvendelser, men ingen har kunnet demonstrere en kvantebit som denne i et laboratorium.

I et større gennembrud har videnskabsmænd fra Forschungszentrum Jülich succesfuldt 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 Institute (PGI-9) ved Forschungszentrum Jülich

Løsning af de mest komplekse problemer

Kvantecomputere har en enorm potentiale for fremtiden. Med kvanteffekter kan disse maskiner levere løsninger for nogle af de mest komplekse problemer, der ikke kan behandles af konventionelle computere på en realistisk tidsramme. Selv med disse nye fremskridt kræver det omfattende brug og implementering af kvantecomputere stadig meget arbejde.

Nuværende maskiner indeholder normalt kun et lille antal qubits, og de er ofte udsat for fejl. Da systemet øges i størrelse, øges også sværheden ved at fuldstændigt isolere det fra dets omgivelser.

Den topologiske qubit

Derfor 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 også store virksomheder som Microsoft. Den topologiske qubit har den særlige egenskab at være topologisk beskyttet. Den geometriske struktur af superlederne og deres særlige elektroniske materialeegenskaber sikrer også, at kvantinformationen bevares.

Givet disse funktioner anses topologiske qubits for at være ekstremt robuste og stort set immune over for eksterne kilder til dekoherens. De har også hurtige skifttider i forhold til konventionelle superledende qubits, som bruges af virksomheder som Google (GOOGL ) og IBM.

Selv med disse fremskridt er forskerne stadig usikre på, om de kan producere topologiske qubits på grund af mangel på en passende materialebasis. Dette betyder, at eksperter ikke kan generere de specielle quasipartikler, der er nødvendige. Disse quasipartikler, eller Majorana-tilstande, er kun blevet demonstreret i teorien.

Med det sagt åbner disse hybrid-qubits op for helt nye muligheder, og de kunne føre til skabelsen af nye materialer.