Vitenskapsmenn gjør kvantebrytning med ny type qubit

Topologiske qubit er under utvikling for å gjøre gjennombrudd i utviklingen av en kvantecomputer designet for universelle anvendelser, men ingen har klart å demonstrere en kvantebit som denne i et laboratorium.

I et betydelig gjennombrudd har vitenskapsmenn fra Forschungszentrum Jülich suksessfullt integrert en topologisk isolator i en konvensjonell superledende qubit for første gang.

Den nye forskningen ble publisert i tidsskriftet Nano Letters.

Forskningsgruppen ble ledet av Dr. Peter Schüffelgen ved Peter Grünberg Institute (PGI-9) ved Forschungszentrum Jülich

Løser de mest komplekse problemene

Kvantecomputere har enormt potensial for fremtiden. Med kvanteffekter kan disse maskinene levere løsninger for noen av de mest komplekse problemene som ikke kan prosesseres av konvensjonelle datamaskiner i en realistisk tidsramme. Selv med disse nye fremgangene, krever den vidstrakte bruken og implementeringen av kvantecomputere fortsatt mye arbeid.

Nåværende maskiner inneholder vanligvis bare et fåtall qubit, og de er ofte utsatt for feil. Ettersom systemet øker i størrelse, øker også vanskeligheten med å fullstendig isolere det fra omgivelsene.

Den topologiske qubitten

På grunn av dette, håper mange eksperter at en ny type kvantebit kalt en topologisk qubit kan løse disse problemene. Forskere er ikke de eneste som arbeider med dette, men også store selskaper som Microsoft. Den topologiske qubitten har den spesielle egenskapen av å være topologisk beskyttet. Den geometriske strukturen til superlederne og deres spesielle elektroniske materiegegenskaper sikrer også at kvantinformasjonen beholdes.

Gitt disse egenskapene, anses topologiske qubit for å være ekstremt robuste og i stor grad immune mot eksterne kilder for dekoherens. De har også raskere skifte-tider sammenlignet med konvensjonelle superledende qubit som brukes av selskaper som Google (GOOGL ) og IBM.

Selv med disse fremgangene, er forskerne fortsatt usikre på om de kan produsere topologiske qubit på grunn av mangelen på en passende materie-basis. Dette betyr at eksperter ikke kan eksperimentelt generere de spesielle kvasi-partiklene som er nødvendige. Disse kvasi-partiklene, eller Majorana-tilstander, har bare kunnet demonstreres i teorien.

Med det sagt, åpner disse hybride qubitene opp for helt nye muligheter, og de kan føre til skapelsen av nye materialer.