Et kvantesprang: UCC-forskere oppdager potensiell nøkkel til kvantecomputingens fremtid

I en betydelig utvikling for fremtiden til kvantecomputing, har forskere ved Macroscopic Quantum Matter Group-laboratoriet ved University College Cork (UCC) gjort en banebrytende oppdagelse ved hjelp av en av verdens kraftigste kvantemikroskoper. Teamet har identifisert en romlig modulerende superledende tilstand i en ny og uvanlig superleder, Uranium Ditelluride (UTe2), som potensielt kan løse en av kvantecomputingens største utfordringer.

Kraften av superledere

Superledere er materialer som tillater elektrisitet å flyte med null motstand, noe som betyr at de ikke dissipere noen energi til tross for å bære en stor strøm. Dette er mulig fordi, i stedet for at enkelt-elektroner beveger seg gjennom metallet, binder elektroner sammen til å danne en makroskopisk kvantemekanisk væske.

Hovedforfatter av artikkelen, Joe Carroll, en PhD-forsker som arbeider med UCC Prof. of Quantum Physics Séamus Davis, forklarer, “Hva vårt team fant var at noen av elektronparene danner en ny krystallstruktur innbedt i denne bakgrunns-væsken. Disse typene tilstander ble først oppdaget av vår gruppe i 2016 og kalles nå Elektronpar-tetthetsbølger. Disse Par-tetthetsbølgene er en ny form for superledende materie hvis egenskaper vi fortsatt oppdager.”

En ny type superleder

Hva som gjør UTe2 spesielt spennende er at det synes å være en ny type superleder. Elektronparene i UTe2 synes å ha intrinsisk angular momentum. Hvis dette er sant, har UCC-teamet detektert den første Par-tetthetsbølgen sammensatt av disse eksotiske elektronpar.

Carroll utdyper, “Hva som er spesielt spennende for oss og den videre samfunnet er at UTe2 synes å være en ny type superleder. Fysikere har søkt etter et materiale som dette i nærmere 40 år.”

Konsekvenser for kvantecomputing

Kvantecomputere avhenger av kvantebiter eller qubits for å lagre og manipulere informasjon. Imidlertid ødelegges den kvantemekaniske tilstanden til disse qubits lett, noe som begrenser bruken av kvantecomputere.

UTe2 er imidlertid en spesiell type superleder som kan ha enorme konsekvenser for kvantecomputing. Det kan potensielt brukes som en basis for topologisk kvantecomputing, hvor det ikke er noen begrensning på levetiden til qubit under beregning. Dette kan åpne opp mange nye muligheter for mer stabile og nyttige kvantecomputere.

Carroll forklarer, “Det er indikasjoner på at UTe2 er en spesiell type superleder som kan ha enorme konsekvenser for kvantecomputing… I slike materialer er det ingen begrensning på levetiden til qubit under beregning, noe som åpner opp mange nye muligheter for mer stabile og nyttige kvantecomputere.”

Oppdagelsen til UCC-teamet gir en ny bit til puslespillet om UTe2. Å forstå de grunnleggende superledende egenskapene til materialer som UTe2 er avgjørende for å utvikle praktiske kvantecomputere. Carroll konkluderer, “Hva vi har oppdaget gir en ny bit til puslespillet om UTe2. For å lage applikasjoner som bruker materialer som dette, må vi forstå deres grunnleggende superledende egenskaper. All moderne vitenskap beveger seg skritt for skritt. Vi er glade for å ha bidratt til forståelsen av et materiale som kan bringe oss nærmere mye mer praktiske kvantecomputere.”