Các nhà khoa học tạo ra đột phá lượng tử với loại qubit mới

Qubit topo được khám phá để tạo ra những đột phá trong việc phát triển máy tính lượng tử được thiết kế cho các ứng dụng phổ quát, nhưng không ai có thể chứng minh một bit lượng tử như vậy trong phòng thí nghiệm.

Trong một bước đột phá lớn, các nhà khoa học từ Forschungszentrum Jülich đã thành công trong việc tích hợp một vật liệu cách điện topo vào một qubit siêu dẫn thông thường lần đầu tiên.

Nghiên cứu mới này được công bố trên tạp chí Nano Letters.

Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Peter Schüffelgen tại Viện Peter Grünberg (PGI-9) của Forschungszentrum Jülich

Giải quyết các vấn đề phức tạp nhất

Máy tính lượng tử có tiềm năng to lớn cho tương lai. Với các hiệu ứng lượng tử, những máy này có thể cung cấp các giải pháp cho một số vấn đề phức tạp nhất mà không thể được xử lý bởi máy tính thông thường trong một khoảng thời gian thực tế. Ngay cả với những tiến bộ mới này, việc sử dụng và triển khai rộng rãi máy tính lượng tử vẫn đòi hỏi nhiều công việc.

Các máy hiện tại thường chỉ chứa một số lượng nhỏ qubit và chúng thường dễ bị lỗi. Khi hệ thống tăng kích thước, độ khó của việc cách ly hoàn toàn khỏi môi trường cũng tăng.

Qubit topo

Do đó, nhiều chuyên gia hy vọng một loại bit lượng tử mới gọi là qubit topo có thể giải quyết những vấn đề này. Các nhà nghiên cứu không phải là những người duy nhất làm việc trên điều này, mà còn có các công ty lớn như Microsoft. Qubit topo có đặc điểm đặc biệt là được bảo vệ topo. Cấu trúc hình học của các siêu dẫn và các tính chất vật liệu điện đặc biệt cũng đảm bảo thông tin lượng tử được giữ lại.

Với những tính năng này, qubit topo được coi là cực kỳ mạnh mẽ và hầu như không bị ảnh hưởng bởi các nguồn nhiễu loạn bên ngoài. Chúng cũng có thời gian chuyển đổi nhanh khi so sánh với qubit siêu dẫn thông thường được sử dụng bởi các công ty như Google và IBM.

Ngay cả với những tiến bộ này, các nhà nghiên cứu vẫn không chắc chắn liệu họ có thể sản xuất qubit topo hay không do thiếu cơ sở vật chất phù hợp. Điều này có nghĩa là các chuyên gia không thể tạo ra các hạt quasiparticles đặc biệt cần thiết một cách thực nghiệm. Những hạt quasiparticles này, hoặc các trạng thái Majorana, chỉ có thể được chứng minh trong lý thuyết.

Tuy nhiên, những qubit lai này đang mở ra những khả năng hoàn toàn mới và chúng có thể dẫn đến việc tạo ra các vật liệu mới.