Een Kwantumsprong: Onderzoekers van UCC Ontdekken Potentiële Sleutel tot de Toekomst van Kwantumcomputing

In een belangrijke ontwikkeling voor de toekomst van kwantumcomputing, hebben onderzoekers in het Macroscopic Quantum Matter Group laboratorium van University College Cork (UCC) een baanbrekende ontdekking gedaan met behulp van een van ‘s werelds meest krachtige kwantummicroscopen. Het team heeft een ruimtelijk modulerende supergeleidende toestand geïdentificeerd in een nieuwe en ongebruikelijke supergeleider, Uranium Ditelluride (UTe2), die mogelijk een van de grootste uitdagingen van kwantumcomputing aan kan pakken.

De Kracht van Supergeleiders

Supergeleiders zijn materialen die elektriciteit laten stromen met nul weerstand, wat betekent dat ze geen energie verliezen ondanks het transporteren van een grote stroom. Dit is mogelijk omdat, in plaats van individuele elektronen die door het metaal bewegen, paren van elektronen samenbinden om een macroscopische quantummechanische vloeistof te vormen.

De hoofdauteur van het artikel, Joe Carroll, een PhD-onderzoeker die werkt met UCC Prof. van Quantumfysica Séamus Davis, legt uit: “Wat ons team heeft ontdekt, is dat sommige van de elektronenparen een nieuwe kristalstructuur vormen die ingebed is in deze achtergrondvloeistof. Deze soorten toestanden werden voor het eerst ontdekt door onze groep in 2016 en worden nu Elektronenpaar-DichtheidsGolven genoemd. Deze Paar-DichtheidsGolven zijn een nieuwe vorm van supergeleidende materie waarvan we de eigenschappen nog steeds ontdekken.”

Een Nieuw Type Supergeleider

Wat UTe2 bijzonder interessant maakt, is dat het lijkt te zijn een nieuw type supergeleider. De paren van elektronen in UTe2 lijken intrinsieke draaiimpuls te hebben. Als dit waar is, dan heeft het UCC-team de eerste Paar-DichtheidsGolf ontdekt die bestaat uit deze exotische paren van elektronen.

Carroll legt uit: “Wat voor ons en de bredere gemeenschap bijzonder interessant is, is dat UTe2 lijkt te zijn een nieuw type supergeleider. Fysici hebben naar een materiaal zoals dit gezocht voor bijna 40 jaar.”

Implicaties voor Kwantumcomputing

Kwantumcomputers vertrouwen op kwantumbits of qubits om informatie op te slaan en te manipuleren. Echter, de kwantumtoestand van deze qubits wordt gemakkelijk vernietigd, waardoor de toepassing van kwantumcomputers beperkt is.

UTe2 is echter een speciaal type supergeleider dat enorme gevolgen kan hebben voor kwantumcomputing. Het kan mogelijk worden gebruikt als basis voor topologische kwantumcomputing, waarbij er geen limiet is op de levensduur van de qubit tijdens berekening. Dit kan veel nieuwe manieren openen voor meer stabiele en bruikbare kwantumcomputers.

Carroll legt uit: “Er zijn aanwijzingen dat UTe2 een speciaal type supergeleider is dat enorme gevolgen kan hebben voor kwantumcomputing… In dergelijke materialen is er geen limiet op de levensduur van de qubit tijdens berekening, waardoor veel nieuwe manieren openen voor meer stabiele en bruikbare kwantumcomputers.”

De ontdekking door het UCC-team levert een ander stukje bij aan de puzzel van UTe2. Het begrijpen van de fundamentele supergeleidende eigenschappen van materialen zoals UTe2 is cruciaal voor het ontwikkelen van praktische kwantumcomputers. Carroll concludeert: “Wat we hebben ontdekt, levert dus een ander stukje bij aan de puzzel van UTe2. Om toepassingen te maken met materialen zoals deze, moeten we hun fundamentele supergeleidende eigenschappen begrijpen. Alle moderne wetenschap beweegt stap voor stap. We zijn verheugd om bijgedragen te hebben aan het begrijpen van een materiaal dat ons dichter bij meer praktische kwantumcomputers kan brengen.”