Квантовий стрибок: дослідники UCC відкрили потенційний ключ до майбутнього квантових обчислень

У значному розвитку майбутнього квантових обчислень дослідники групи Макроскопічної Квантової Матерії лабораторії Університету Коледжу Корка (UCC) зробили революційне відкриття, використовуючи один з найпотужніших квантових мікроскопів світу. Команда ідентифікувала просторово-модульований надпровідний стан у новому та незвичайному надпровіднику, Уран Ditelluride (UTe2), який потенційно може вирішити одну з найбільших проблем квантових обчислень.

Потужність надпровідників

Надпровідники – це матеріали, які дозволяють електриці протікати з нульовим опором, тобто вони не розсіюють жодної енергії, незважаючи на те, що несуть великий струм. Це можливо тому, що замість окремих електронів, які рухаються через метал, пари електронів зв’язуються разом, утворюючи макроскопічний квантово-механічний рідина.

Лідер автора статті, Джо Карролл, аспірант, який працює з професором квантової фізики Університету Коледжу Корка Сеймусом Девісом, пояснює: “Що ми знайшли, так це те, що деякі з пар електронів утворюють нову кристалічну структуру, вбудовану в цю тло-рідину. Ці типи станів були вперше відкриті нашою групою в 2016 році і зараз називаються Електронними Паро-Денситними Хвильовими. Ці Парні Денситні Хвилі – це нова форма надпровідної матерії, властивості якої ми ще відкриваємо.”

Новий тип надпровідника

Що робить UTe2 особливо цікавим, так це те, що він, здається, є новим типом надпровідника. Парі електронів в UTe2, здається, мають внутрішній кутовий момент. Якщо це правда, то команда UCC виявила перший Паро-Денситний Хвилевий, складений з цих екзотичних пар електронів.

Карролл роз’яснює: “Що особливо цікаво для нас і ширшої спільноти, так це те, що UTe2, здається, є новим типом надпровідника. Фізики шукали матеріал, подібний до нього, майже 40 років.”

Вплив на квантові обчислення

Квантові комп’ютери залежать від квантових бітів або кубітів для зберігання та маніпулювання інформацією. Однак квантовий стан цих кубітів легко знищується, обмежуючи застосування квантових комп’ютерів.

UTe2, однак, є особливим типом надпровідника, який може мати великі наслідки для квантових обчислень. Він потенційно може бути використаний як основа для топологічних квантових обчислень, де немає обмеження на тривалість кубіта під час обчислень. Це може відкрити багато нових шляхів для більш стабільних та корисних квантових комп’ютерів.

Карролл пояснює: “Є вказівки на те, що UTe2 є особливим типом надпровідника, який може мати великі наслідки для квантових обчислень… У таких матеріалах немає обмеження на тривалість кубіта під час обчислень, відкриваючи багато нових шляхів для більш стабільних та корисних квантових комп’ютерів.”

Відкриття командою UCC надає ще одну частину пазла UTe2. Поняття фундаментальних надпровідних властивостей матеріалів, таких як UTe2, є важливим для розробки практичних квантових комп’ютерів. Карролл завершує: “Що ми відкрили, надає ще одну частину пазла UTe2. Щоб створити застосування, використовуючи матеріали, подібні до цього, ми повинні зрозуміти їхні фундаментальні надпровідні властивості. Уся сучасна наука рухається крок за кроком. Ми раді тому, що внесли свій внесок у розуміння матеріалу, який може привести нас ближче до набагато більш практичних квантових комп’ютерів.”