Forskare gör kvantgenombrott med ny typ av qubit

Topologiska qubit undersöks för att göra genombrott i utvecklingen av en kvantdator som är avsedd för universella tillämpningar, men ingen har kunnat demonstrera en kvantbit som denna i ett laboratorium.

I ett stort genombrott har forskare från Forschungszentrum Jülich lyckats integrera en topologisk isolator i en konventionell supraledande qubit för första gången.

Den nya forskningen publicerades i tidskriften Nano Letters.

Forskningsgruppen leddes av Dr. Peter Schüffelgen vid Peter Grünberg Institute (PGI-9) vid Forschungszentrum Jülich

Lösning av de mest komplexa problemen

Kvantdatorer har en enorm potential för framtiden. Med kvanteffekter kan dessa maskiner leverera lösningar för några av de mest komplexa problem som inte kan bearbetas av konventionella datorer inom en realistisk tidsram. Även med dessa nya framsteg kräver den omfattande användningen och implementeringen av kvantdatorer fortfarande mycket arbete.

Nuvarande maskiner innehåller vanligtvis bara ett fåtal qubit, och de är ofta benägna att fel. När systemet ökar i storlek ökar också svårigheten att fullständigt isolera det från dess omgivning.

Den topologiska qubiten

På grund av detta hoppas många experter att en ny typ av kvantbit som kallas en topologisk qubit kan lösa dessa problem. Forskare är inte de enda som arbetar med detta, utan även stora företag som Microsoft. Den topologiska qubiten har den speciella egenskapen att vara topologiskt skyddad. Den geometriska strukturen hos supraledarna och deras speciella elektroniska materialegenskaper säkerställer också att kvantinformationen behålls.

Med tanke på dessa egenskaper anses topologiska qubit vara extremt robusta och i stor utsträckning immuna mot yttre källor till dekoherens. De har också snabba växlingstider jämfört med konventionella supraledande qubit som används av företag som Google (GOOGL ) och IBM.

Även med dessa framsteg är forskarna fortfarande osäkra på om de kan producera topologiska qubit på grund av brist på lämplig materialbas. Detta innebär att experter inte kan generera de speciella kvantispartiklarna som behövs experimentellt. Dessa kvantispartiklar, eller Majorana-tillstånd, har endast kunnat demonstreras i teorin.

Med det sagt öppnar dessa hybrida qubit upp helt nya möjligheter, och de kan leda till skapandet av nya material.