Skok kwantowy: badacze z UCC odkrywają potencjalny klucz do przyszłości komputingu kwantowego

W znaczącym rozwoju dla przyszłości komputingu kwantowego, badacze z laboratorium Macroscopic Quantum Matter Group na University College Cork (UCC) dokonali przełomowego odkrycia przy użyciu jednego z najpotężniejszych mikroskopów kwantowych na świecie. Zespół zidentyfikował stan nadprzewodzący o przestrzennie modyfikującej się w nowym i niezwykłym nadprzewodniku, Uranu Ditelluride (UTe2), który może potencjalnie rozwiązać jeden z największych wyzwań komputingu kwantowego.

Moc nadprzewodników

Nadprzewodniki to materiały, które pozwalają na przepływ prądu elektrycznego z zerowym oporem, co oznacza, że nie rozpraszają one energii, nawet przy dużym natężeniu prądu. Jest to możliwe, ponieważ zamiast pojedynczych elektronów poruszających się przez metal, pary elektronów łączą się w makroskopowy kwantowy płyn.

Prowadzący autor artykułu, Joe Carroll, doktorant pracujący z profesorem Séamusem Davisem z UCC, wyjaśnia, “To, co nasz zespół odkrył, to fakt, że niektóre pary elektronów tworzą nową strukturę krystaliczną osadzoną w tym tle płynu. Te rodzaje stanów zostały po raz pierwszy odkryte przez naszą grupę w 2016 roku i są teraz nazywane Falami Gęstości Pary Elektronów. Te Fale Gęstości Pary są nowym rodzajem materii nadprzewodzącej, którego właściwości wciąż odkrywamy.”

Nowy rodzaj nadprzewodnika

To, co czyni UTe2 szczególnie interesującym, to fakt, że wydaje się być nowym rodzajem nadprzewodnika. Pary elektronów w UTe2 wydają się mieć wewnętrzny moment pędu. Jeśli jest to prawda, to zespół UCC wykrył pierwszą Falę Gęstości Pary złożoną z tych egzotycznych par elektronów.

Carroll wyjaśnia, “To, co jest szczególnie ekscytujące dla nas i szerszej społeczności, to fakt, że UTe2 wydaje się być nowym rodzajem nadprzewodnika. Fizycy szukali materiału takiego jak ten przez prawie 40 lat.”

Wnioski dla komputingu kwantowego

Komputery kwantowe opierają się na bitach kwantowych lub kubitach do przechowywania i manipulowania informacjami. Jednak stan kwantowy tych kubitów jest łatwo niszczony, co ogranicza zastosowanie komputerów kwantowych.

UTe2 jest jednak specjalnym rodzajem nadprzewodnika, który może mieć ogromne konsekwencje dla komputingu kwantowego. Może on potencjalnie być użyty jako podstawa do komputingu kwantowego topologicznego, gdzie nie ma ograniczeń na czas życia kubitu podczas obliczeń. To może otworzyć wiele nowych dróg dla bardziej stabilnych i użytecznych komputerów kwantowych.

Carroll wyjaśnia, “Są wskazówki, że UTe2 jest specjalnym rodzajem nadprzewodnika, który może mieć ogromne konsekwencje dla komputingu kwantowego… W takich materiałach nie ma ograniczeń na czas życia kubitu podczas obliczeń, co otwiera wiele nowych dróg dla bardziej stabilnych i użytecznych komputerów kwantowych.”

Odkrycie zespołu UCC dostarcza kolejnej części układanki UTe2. Zrozumienie podstawowych właściwości nadprzewodzących materiałów takich jak UTe2 jest kluczowe dla rozwoju praktycznych komputerów kwantowych. Carroll kończy, “To, co odkryliśmy, dostarcza kolejnej części układanki UTe2. Aby tworzyć aplikacje z użyciem materiałów takich jak ten, musimy zrozumieć ich podstawowe właściwości nadprzewodzące. Cała nowoczesna nauka posuwa się stopniowo. Jesteśmy zadowoleni, że przyczyniliśmy się do zrozumienia materiału, który może nas przybliżyć do bardziej praktycznych komputerów kwantowych.”