Квантовый скачок: исследователи UCC обнаружили потенциальный ключ к будущему квантовых вычислений

В значительном развитии для будущего квантовых вычислений исследователи лаборатории Макроскопической Квантовой Материи в Университетском колледже Корка (UCC) сделали прорывное открытие, используя один из самых мощных квантовых микроскопов в мире. Команда идентифицировала пространственно-модулирующее сверхпроводящее состояние в новом и необычном сверхпроводнике, Урановом дителлуриде (UTe2), которое потенциально может решить одну из величайших проблем квантовых вычислений.

Сила сверхпроводников

Сверхпроводники – это материалы, которые позволяют электричеству течь с нулевым сопротивлением, то есть они не рассеивают никакой энергии, несмотря на то, что они несут большой ток. Это возможно потому, что вместо отдельных электронов, движущихся через металл, пары электронов связываются вместе, образуя макроскопическую квантово-механическую жидкость.

Автор статьи, Джо Карролл, аспирант, работающий с профессором квантовой физики Сеймусом Дэвисом, объясняет: “Наша команда обнаружила, что некоторые пары электронов образуют новую кристаллическую структуру, встроенную в эту фоновую жидкость. Такие состояния были впервые обнаружены нашей группой в 2016 году и теперь называются Волны Плотности Электронных Пар. Эти Плотности Пар – это новая форма сверхпроводящей материи, свойства которой мы еще только начинаем открывать.”

Новый тип сверхпроводника

Что делает UTe2 особенно интересным, так это то, что он, кажется, является новым типом сверхпроводника. Пairs электронов в UTe2, кажется, имеют intrinsic угловой момент. Если это так, то команда UCC обнаружила первый Плотность Пар, состоящий из этих экзотических пар электронов.

Карролл продолжает: “Что особенно интересно для нас и более широкого сообщества, так это то, что UTe2, кажется, является новым типом сверхпроводника. Физики искали материал, подобный этому, почти 40 лет.”

Последствия для квантовых вычислений

Квантовые компьютеры полагаются на квантовые биты или кубиты для хранения и манипулирования информацией. Однако квантовое состояние этих кубитов легко разрушается, ограничивая применение квантовых компьютеров.

UTe2, однако, является особым типом сверхпроводника, который может иметь огромные последствия для квантовых вычислений. Он потенциально может быть использован в качестве основы для топологических квантовых вычислений, где нет ограничений на время жизни кубита во время вычислений. Это может открыть многие новые пути для более стабильных и полезных квантовых компьютеров.

Карролл объясняет: “Есть указания на то, что UTe2 является особым типом сверхпроводника, который может иметь огромные последствия для квантовых вычислений… В таких материалах нет ограничений на время жизни кубита во время вычислений, открывая многие новые пути для более стабильных и полезных квантовых компьютеров.”

Открытие команды UCC предоставляет еще одну часть пазла UTe2. Понимание фундаментальных сверхпроводящих свойств материалов, таких как UTe2, имеет решающее значение для разработки практических квантовых компьютеров. Карролл заключает: “Что мы открыли, предоставляет еще одну часть пазла UTe2. Чтобы создать приложения, используя материалы, подобные этому, мы должны понять их фундаментальные сверхпроводящие свойства. Вся современная наука движется шаг за шагом. Мы рады, что внесли свой вклад в понимание материала, который может привести нас ближе к более практичным квантовым компьютерам.”