Naukowcy dokonują przełomu kwantowego z nowym typem qubitu

Qubity topologiczne są badane w celu dokonania przełomu w rozwoju komputera kwantowego przeznaczonego do uniwersalnych zastosowań, ale nikt nie był w stanie zademonstrować kwantowego bitu takiego w laboratorium.

W tym, co jest dużym przełomem, naukowcy z Forschungszentrum Jülich po raz pierwszy pomyślnie zintegrowali topologiczny izolator z konwencjonalnym nadprzewodzącym qubitem.

Nowe badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nano Letters.

Grupę badawczą kierował dr Peter Schüffelgen w Instytucie Petera Grünberga (PGI-9) w Forschungszentrum Jülich

Rozwiązywanie najbardziej złożonych problemów

Komputery kwantowe mają ogromny potencjał dla przyszłości. Z efektami kwantowymi te maszyny mogą dostarczyć rozwiązań dla niektórych z najbardziej złożonych problemów, które nie mogą być przetworzone przez konwencjonalne komputery w realistycznym czasie. Nawet z tymi nowymi postępami, powszechny użytek i wdrożenie komputerów kwantowych wymaga jeszcze wiele pracy.

Obecne maszyny zwykle zawierają tylko niewielką liczbę qubitów i są często podatne na błędy. Im większy system, tym trudniej jest go całkowicie odizolować od środowiska.

Qubit topologiczny

Z tego powodu wielu ekspertów liczy, że nowy typ kwantowego bitu zwany qubitem topologicznym może rozwiązać te problemy. Naukowcy nie są jedynymi, którzy pracują nad tym, ale także duże firmy jak Microsoft. Qubit topologiczny wykazuje specjalną cechę, polegającą na tym, że jest chroniony topologicznie. Geometrii struktury nadprzewodników i ich specjalnych właściwości materiałowych również zapewniają, że informacja kwantowa jest zachowana.

Biorąc pod uwagę te cechy, qubity topologiczne są uważane za niezwykle wytrzymałe i w dużej mierze odporne na zewnętrzne źródła dekoherencji. Mają one również szybkie czasy przełączania w porównaniu z konwencjonalnymi nadprzewodzącymi qubitami używanymi przez firmy takie jak Google (GOOGL ) i IBM.

Nawet pomimo tych postępów, naukowcy nadal nie są pewni, czy mogą wyprodukować qubity topologiczne ze względu na brak odpowiedniej podstawy materiałowej. Oznacza to, że eksperci nie mogą eksperymentalnie wygenerować specjalnych kwazicząstek potrzebnych. Te kwazicząstki, czyli stany Majorany, mogły być dotąd tylko zademonstrowane teoretycznie.

Mimo to, te hybrydowe qubity otwierają nowe możliwości i mogą doprowadzić do stworzenia nowych materiałów.