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

Дослідники з лабораторії Macroscopic Quantum Matter Group в Університетському коледжі Корка (UCC) зробили революційне відкриття, використовуючи один із найпотужніших у світі квантових мікроскопів. Команда визначила просторово модулюючий надпровідний стан у новому та незвичайному надпровіднику, дителлуріді урану (UTe2), який потенційно може вирішити одну з найбільших проблем квантових обчислень.

Сила надпровідників

Надпровідники — це матеріали, які пропускають електрику з нульовим опором, тобто вони не розсіюють жодної енергії, незважаючи на те, що вони пропускають великий струм. Це можливо тому, що замість окремих електронів, що рухаються крізь метал, пари електронів зв’язуються разом, утворюючи макроскопічну квантово-механічну рідину.

Провідний автор папір, Джо Керролл, доктор наук, який працює з професором квантової фізики UCC Сеамусом Девісом, пояснює: «Наша команда виявила, що деякі електронні пари утворюють нову кристалічну структуру, вбудовану в цю фонову рідину. Ці типи станів були вперше виявлені нашою групою в 2016 році, і тепер вони називаються хвилями електронної парної щільності. Ці хвилі парної щільності є новою формою надпровідної матерії, властивості якої ми все ще відкриваємо».

Новий тип надпровідника

Що робить UTe2 особливо захоплюючим, так це те, що він виглядає як новий тип надпровідника. Пари електронів в UTe2, здається, мають власний кутовий момент. Якщо це правда, тоді команда UCC виявила першу хвилю парної щільності, що складається з цих екзотичних пар електронів.

Керрол уточнює: «Що особливо захоплююче для нас і ширшої спільноти, це те, що UTe2 виглядає як новий тип надпровідника. Фізики шукали подібний матеріал майже 40 років».

Наслідки для квантових обчислень

Квантові комп’ютери покладаються на квантові біти або кубіти для зберігання та обробки інформації. Однак квантовий стан цих кубітів легко руйнується, що обмежує застосування квантових комп’ютерів.

Однак UTe2 — це особливий тип надпровідника, який може мати величезні наслідки для квантових обчислень. Його потенційно можна використовувати як основу для топологічних квантових обчислень, де немає обмежень на час життя кубіта під час обчислення. Це може відкрити багато нових шляхів для більш стабільних і корисних квантових комп’ютерів.

Керролл пояснює: «Існують ознаки того, що UTe2 є особливим типом надпровідника, який може мати величезні наслідки для квантових обчислень… У таких матеріалах немає обмежень щодо тривалості життя кубіта під час обчислень, що відкриває багато нових шляхів для більш стабільних і корисних квантів. комп’ютери».

Відкриття команди UCC є ще одним шматочком головоломки UTe2. Розуміння фундаментальних надпровідних властивостей таких матеріалів, як UTe2, має вирішальне значення для розробки практичних квантових комп’ютерів. Керролл робить висновок: «Те, що ми виявили, дає ще одну частину головоломки UTe2. Щоб створювати програми з використанням подібних матеріалів, ми повинні розуміти їхні фундаментальні надпровідні властивості. Уся сучасна наука рухається крок за кроком. Ми раді, що зробили внесок у розуміння матеріалу, який міг би наблизити нас до набагато практичніших квантових комп’ютерів».