อีกขั้นหนึ่งของควอนตัม: นักวิจัย UCC ค้นพบกุญแจสำคัญที่อาจเป็นอนาคตของการคำนวณควอนตัม

ในการพัฒนาที่สำคัญสำหรับอนาคตของการคำนวณควอนตัม นักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการ Macroscopic Quantum Matter Group ใน University College Cork (UCC) ได้ทำการค้นพบครั้งสำคัญโดยใช้หนึ่งในไมโครสโกป์ควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดในโลก ทีมงานได้ระบุถึงสถานะซูเปอร์คอนดักเตอร์ที่มีการปรับเปลี่ยนพื้นที่ในซูเปอร์คอนดักเตอร์ใหม่และไม่寻常 คือ Uranium Ditelluride (UTe2) ซึ่งอาจจะตอบสนองต่อหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการคำนวณควอนตัม

พลังของซูเปอร์คอนดักเตอร์

ซูเปอร์คอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลด้วยการดื้อกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ หมายความว่าพวกมันไม่สูญเสียพลังงานใดๆ แม้ว่าจะมีกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่เกิดขึ้น นี่เป็นไปได้เพราะว่าแทนที่จะมีพลังงานของอิเล็กตรอนเดี่ยวเคลื่อนที่ผ่านโลหะ คู่ของอิเล็กตรอนจึงผูกกันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างของเหลวควอนตัมแมคโรสโกปิก

ผู้เขียนหลักของ บทความ Joe Carroll นักวิจัยระดับ博士ที่ทำงานร่วมกับ UCC Prof. of Quantum Physics Séamus Davis อธิบายว่า “สิ่งที่ทีมงานของเราพบคือว่าบางส่วนของคู่อิเล็กตรอนสร้างโครงสร้างผลึกใหม่ที่ฝังอยู่ในของเหลวพื้นหลังเหล่านี้ รัฐเหล่านี้ถูกพบครั้งแรกโดยกลุ่มของเราในปี 2016 และเรียกว่า Electron Pair-Density Waves รัฐ Pair Density Waves เป็นรูปแบบใหม่ของซูเปอร์คอนดักเตอร์ที่เรายังคงกำลังค้นพบคุณสมบัติ”

ซูเปอร์คอนดักเตอร์ชนิดใหม่

สิ่งที่ทำให้ UTe2 น่าสนใจเป็นพิเศษคือว่ามันดูเหมือนว่าเป็นซูเปอร์คอนดักเตอร์ชนิดใหม่ คู่อิเล็กตรอนใน UTe2 ดูเหมือนว่าจะมีโมเมนตัมมุมในตัว หากเป็นเช่นนั้น ทีม UCC ก็ได้ตรวจจับ Pair-Density Wave ที่ประกอบด้วยคู่อิเล็กตรอนเหล่านี้ที่ไม่寻常

Carroll กล่าวต่อ “สิ่งที่น่าตื่นเต้นสำหรับเราและชุมชนกว้างๆ คือ UTe2 ดูเหมือนว่าจะเป็นซูเปอร์คอนดักเตอร์ชนิดใหม่ นักฟิสิกส์กำลังมองหาวัสดุอย่างนี้มาเกือบ 40 ปีแล้ว”

ผลกระทบต่อการคำนวณควอนตัม

คอมพิวเตอร์ควอนตัมขึ้นอยู่กับบิตควอนตัมหรือคิวบิตในการจัดเก็บและจัดการข้อมูล อย่างไรก็ตาม สภาพควอนตัมของคิวบิตเหล่านี้ถูกทำลายได้ง่าย ทำให้การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีข้อจำกัด

UTe2 อย่างไรก็ตามเป็นซูเปอร์คอนดักเตอร์ชนิดพิเศษที่อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อการคำนวณควอนตัม มันอาจใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณควอนตัมท็อปโอลॉจี ซึ่งไม่มีข้อจำกัดในอายุการใช้งานของคิวบิตระหว่างการคำนวณ ซึ่งอาจเปิดโอกาสให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความเสถียรและใช้ประโยชน์ได้มากขึ้น

Carroll อธิบาย “มีสัญญาณว่า UTe2 เป็นซูเปอร์คอนดักเตอร์ชนิดพิเศษที่อาจมีผลกระทบต่อการคำนวณควอนตัม… ในวัสดุเหล่านี้ไม่มีข้อจำกัดในอายุการใช้งานของคิวบิตระหว่างการคำนวณ ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความเสถียรและใช้ประโยชน์ได้มากขึ้น”

การค้นพบของทีม UCC ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ UTe2 การทำความเข้าใจคุณสมบัติซูเปอร์คอนดักเตอร์พื้นฐานของวัสดุอย่าง UTe2 เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ได้จริง Carroll สรุปว่า “สิ่งที่เราค้นพบจึงเป็นอีกชิ้นหนึ่งของปัญหา UTe2 เพื่อสร้างแอปพลิเคชันโดยใช้วัสดุเหล่านี้ เราต้องเข้าใจคุณสมบัติซูเปอร์คอนดักเตอร์พื้นฐานของวัสดุเหล่านี้ ทั้งวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เคลื่อนที่ไปทีละขั้นตอน เรารู้สึกยินดีที่ได้มีส่วนร่วมในการทำความเข้าใจวัสดุที่อาจนำเราไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ได้จริงมากขึ้น”