Proboj u Kölnu: Supervodljive nanožice promoviraju kvantna računala!

Proboj u Kölnu: Supervodljive nanožice promoviraju kvantna računala!

Fizičari sa Sveučilišta u Kölnu značajno su napredovali u području kvantne računalne tehnologije. Otkrili su supravodljivi efekt u nanožicama napravljenim od topoloških izolatora. Ovi rezultati objavljeni su u časopisu “Nature Physics” i predstavljaju važan korak u razvoju stabilnijih kvantnih bitova (qubits). Studija je naslovljena "Dugometna ukrštena Andreev refleksija u topološkim izolatorskim nanožicama u blizini supravodiča", kako izvještava [uni-koeln.de].

Ključna detekcija Crossed Andreev Reflection (CAR) u nanožicama mogla bi postaviti temelj za buduća kvantna računala. Ova refleksija je kvantni učinak u kojem se ubrizgani elektroni u nanožice spajaju s drugim elektronima kako bi formirali supravodljive Cooperove parove. U ovoj studiji razvijen je inovativni pristup izradi nanožica koji vodi do čišćih struktura, što je ključno za induciranje supravodljivih korelacija u topološkim izolatorima.

Ključni rezultati i budući koraci

Pod vodstvom dr. Junya Fenga i istraživanja profesora dr. Yoichija Andoa pokazuju obećavajuću perspektivu korištenja Majorana fermiona za razvoj robusnih kvantnih bitova. Trenutne tehnologije qubita često su nestabilne i sklone pogreškama, ali sposobnost stvaranja posebnih kvantnih stanja mogla bi dovesti do promjene paradigme u tehnologiji kvantnog računalstva. Sljedeći korak istraživača je promatranje i kontrola Majorana fermiona u tim sustavima.

Suradnja sa Sveučilištem u Baselu i Klasterom izvrsnosti “Materija i svjetlost za kvantne informacije” (ML4Q) je ključna. ML4Q je osnovan 2019. godine i okuplja znanstvenike sa sveučilišta u Kölnu, Aachenu, Bonnu i istraživačkog centra Jülich. Glavni cilj konzorcija je istraživanje u području kvantnog računarstva i razvoj novog kvantnog hardvera i softvera.

Topološki izolatori i njihovo značenje

Topološki izolatori (TI) igraju središnju ulogu u tehnologiji kvantnog računalstva. Namijenjeni su kao osnova za konstrukciju stabilnih kubita, posebice kroz generiranje Majorana fermiona. Ove posebne čestice mogle bi se pojaviti u topologijama koje proizvode tvar s topološkom supravodljivošću. Prema [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov], istraživanje transportnih svojstava normalnih spojeva metal/feromagnetski izolator/supravodič pokazuje da nastaju kiralni Majorana modovi na koje može snažno utjecati smjer magnetizacije.

Ova otkrića nemaju samo praktičnu primjenu, već i dublje teorijske implikacije za temelje kvantne mehanike. Sposobnost stvaranja i kontrole novih faza materije mogla bi omogućiti revolucionarni napredak u kvantnom računalstvu.

Nedavni primjer praktične primjene Majorana fermiona i topoloških izolatora je Microsoftova najava Majorane 1, prvog kvantnog procesora na svijetu temeljenog na arhitekturi topološke jezgre. Prema [azure.microsoft.com], Majorana 1 je dizajnirana da bude skalabilna do milijun qubita na jednom čipu. Ova bi tehnologija mogla dovesti do toga da kvantna računala u nadolazećim godinama postanu standardni alat u znanosti o materijalima, poljoprivredi i kemijskim otkrićima.

Trenutačni napredak u kvantnom računalstvu mogao bi transformirati način na koji obrađujemo informacije i imati značajan utjecaj na brojna područja znanosti. Put do razvoja kvantnih računala sljedeće generacije stoga će biti odlučujuće oblikovan rezultatima poput onih sa Sveučilišta u Kölnu.