Un salt cuantic: Cercetătorii de la UCC descoperă cheia potențială pentru viitorul calculului cuantic

Într-un pas important pentru viitorul calculului cuantic, cercetătorii de la Grupul de Materie Cuantică Macroscopică din cadrul Universității Colegiului Cork (UCC) au făcut o descoperire revoluționară utilizând unul dintre cele mai puternice microscopuri cuantice din lume. Echipa a identificat un stat superconductor modulat spațial într-un nou și neobișnuit superconductor, Ditellurid de Uraniu (UTe2), care ar putea aborda una dintre cele mai mari provocări ale calculului cuantic.

Puterea superconductoarelor

Superconductoarele sunt materiale care permit curgerii electricității cu rezistență zero, ceea ce înseamnă că nu disipă nicio energie, în ciuda faptului că transportă un curent mare. Acest lucru este posibil deoarece, în loc ca electronii individuali să se deplaseze prin metal, perechile de electroni se leagă împreună pentru a forma un fluid mecanic cuantic macroscopic.

Autorul principal al articolului, Joe Carroll, un cercetător PhD care lucrează cu prof. Séamus Davis de la UCC, explică: “Ce a descoperit echipa noastră a fost că unele dintre perechile de electroni formează o nouă structură cristalină înglobată în acest fluid de fond. Aceste tipuri de stări au fost descoperite pentru prima dată de grupul nostru în 2016 și sunt acum numite Valuri de Densitate a Perechilor de Electroni. Aceste Valuri de Densitate a Perechilor sunt o nouă formă de materie superconductoră, ale cărei proprietăți le descoperim încă.”

Un nou tip de superconductor

Ce face UTe2 atât de interesant este că pare a fi un nou tip de superconductor. Perechile de electroni din UTe2 par a avea moment cinetic intrinsec. Dacă acest lucru este adevărat, atunci echipa UCC a detectat primul Val de Densitate a Perechilor compus din aceste perechi exotice de electroni.

Carroll explică: “Ce este deosebit de interesant pentru noi și pentru comunitatea științifică este că UTe2 pare a fi un nou tip de superconductor. Fizicienii au căutat un material ca acesta timp de aproape 40 de ani.”

Implicații pentru calculul cuantic

Calculatoarele cuantice se bazează pe biți cuantici sau cubiți pentru a stoca și manipula informații. Cu toate acestea, starea cuantică a acestor cubiți este ușor distrusă, limitând aplicarea calculatoarelor cuantice.

UTe2, totuși, este un tip special de superconductor care ar putea avea consecințe uriașe pentru calculul cuantic. Ar putea fi utilizat ca bază pentru calculul cuantic topologic, unde nu există nicio limită pentru durata de viață a cubitului în timpul calculului. Acest lucru ar putea deschide multe noi modalități pentru calculatoare cuantice mai stabile și mai utile.

Carroll explică: “Există indicii că UTe2 este un tip special de superconductor care ar putea avea consecințe uriașe pentru calculul cuantic… În astfel de materiale, nu există nicio limită pentru durata de viață a cubitului în timpul calculului, ceea ce ar putea deschide multe noi modalități pentru calculatoare cuantice mai stabile și mai utile.”

Descoperirea echipei UCC oferă o altă piesă a puzzle-ului UTe2. Înțelegerea proprietăților superconductoare fundamentale ale materialelor precum UTe2 este crucială pentru dezvoltarea de calculatoare cuantice practice. Carroll concluzionează: “Ce am descoperit oferă o altă piesă a puzzle-ului UTe2. Pentru a crea aplicații utilizând materiale precum acesta, trebuie să înțelegem proprietățile superconductoare fundamentale. Toată știința modernă se mișcă pas cu pas. Suntem încântați să fi contribuit la înțelegerea unui material care ne-ar putea apropia de calculatoare cuantice mult mai practice.”