Gennembrud i Köln: Superledende nanotråde fremmer kvantecomputere!

Gennembrud i Köln: Superledende nanotråde fremmer kvantecomputere!

Fysikere ved universitetet i Köln har gjort betydelige fremskridt inden for kvantecomputerteknologi. De opdagede en superledende effekt i nanotråde lavet af topologiske isolatorer. Disse resultater blev offentliggjort i tidsskriftet "Nature Physics" og repræsenterer et vigtigt skridt i udviklingen af ​​mere stabile kvantebits (qubits). Undersøgelsen har titlen "Langrækkende krydset Andreev-refleksion i topologiske isolator-nanotråde nærliggende af en superleder," som [uni-koeln.de] rapporterer.

Den afgørende påvisning af Crossed Andreev Reflection (CAR) i nanotrådene kan lægge grundlaget for fremtidige kvantecomputere. Denne refleksion er en kvanteeffekt, hvor injicerede elektroner i nanotrådene kobles sammen med andre elektroner for at danne superledende Cooper-par. I denne undersøgelse blev der udviklet en innovativ tilgang til nanotrådfremstilling, der fører til renere strukturer, hvilket er afgørende for at inducere superledende korrelationer i topologiske isolatorer.

Nøgleresultater og fremtidige skridt

Under ledelse af Dr. Junya Feng og Professor Dr. Yoichi Andos forskning viser et lovende perspektiv på at bruge Majorana-fermioner til at udvikle robuste kvantebits. Nuværende qubit-teknologier er ofte ustabile og fejltilbøjelige, men evnen til at skabe specielle kvantetilstande kunne indlede et paradigmeskifte inden for kvantecomputerteknologi. Forskernes næste skridt er at observere og kontrollere Majorana-fermioner i disse systemer.

Samarbejdet med University of Basel og Cluster of Excellence "Matter and Light for Quantum Information" (ML4Q) er afgørende. ML4Q blev grundlagt i 2019 og samler forskere fra universiteterne i Köln, Aachen, Bonn og forskningscentret Jülich. Et hovedmål for konsortiet er forskning inden for kvantecomputere og udvikling af ny kvantehardware og -software.

Topologiske isolatorer og deres betydning

Topologiske isolatorer (TI) spiller en central rolle i kvantecomputerteknologi. De er beregnet som grundlag for konstruktionen af ​​stabile qubits, især gennem generering af Majorana-fermioner. Disse specielle partikler kunne forekomme i topologier, der producerer et stof med topologisk superledning. Ifølge [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov] viser undersøgelsen af ​​transportegenskaberne af normale metal/ferromagnetiske isolator/superleder-forbindelser, at der opstår chirale Majorana-tilstande, som kan påvirkes stærkt af magnetiseringsretningen.

Disse opdagelser har ikke kun praktiske anvendelser, men også dybere teoretiske implikationer for grundlaget for kvantemekanikken. Evnen til at skabe og kontrollere nye faser af stof kunne muliggøre banebrydende fremskridt inden for kvanteberegning.

Et nyligt eksempel på de praktiske anvendelser af Majorana-fermioner og topologiske isolatorer er Microsofts annoncering af Majorana 1, verdens første kvanteprocessor baseret på en topologisk kernearkitektur. Ifølge [azure.microsoft.com] er Majorana 1 designet til at kunne skaleres til op til en million qubits på en enkelt chip. Denne teknologi kan føre til, at kvantecomputere bliver et standardværktøj inden for materialevidenskab, landbrug og kemisk opdagelse i de kommende år.

Aktuelle fremskridt inden for kvanteberegning kan ændre den måde, vi behandler information på, og have betydelige konsekvenser for adskillige områder af videnskaben. Vejen til udviklingen af ​​næste generations kvantecomputere vil derfor blive afgørende formet af resultater som dem fra universitetet i Köln.