Áttörés Kölnben: A szupravezető nanovezetékek népszerűsítik a kvantumszámítógépeket!

Áttörés Kölnben: A szupravezető nanovezetékek népszerűsítik a kvantumszámítógépeket!

A Kölni Egyetem fizikusai jelentős előrelépést értek el a kvantumszámítástechnika területén. Felfedezték a topológiai szigetelőkből készült nanovezetékekben a szupravezető hatást. Ezeket az eredményeket a „Nature Physics” folyóiratban tették közzé, és fontos lépést jelentenek a stabilabb kvantumbitek (qubit) kifejlesztésében. A tanulmány az [uni-koeln.de] jelentése szerint „Hosszú hatótávolságú keresztezett Andreev-reflexió a topológiai szigetelő nanovezetékekben, amelyeket szupravezető közelít meg”.

The crucial detection of Crossed Andreev Reflection (CAR) in the nanowires could lay the foundation for future quantum computers. Ez a visszaverődés egy kvantumeffektus, amelyben a nanovezetékekbe injektált elektronok más elektronokkal párosulva szupravezető Cooper-párokat alkotnak. Ebben a tanulmányban a nanohuzalgyártás innovatív megközelítését fejlesztették ki, amely tisztább szerkezetekhez vezet, ami kulcsfontosságú a topológiai szigetelők szupravezető korrelációinak indukálásához.

Főbb eredmények és jövőbeli lépések

Dr. Junya Feng és Dr. Yoichi Ando professzor irányítása alatt végzett kutatása ígéretes perspektívát mutat a Majorana fermionok robusztus kvantumbitek kifejlesztésére való felhasználásában. A jelenlegi qubit-technológiák gyakran instabilok és hibákra hajlamosak, de a különleges kvantumállapotok létrehozásának képessége paradigmaváltáshoz vezethet a kvantumszámítástechnikában. A kutatók következő lépése a Majorana fermionok megfigyelése és ellenőrzése ezekben a rendszerekben.

A Bázeli Egyetemmel és a „Matter and Light for Quantum Information” (ML4Q) Kiválósági Klaszterrel való együttműködés kulcsfontosságú. Az ML4Q-t 2019-ben alapították, és a kölni, aacheni, bonni egyetem és a Jülich kutatóközpont tudósait tömöríti. A konzorcium fő célja a kvantumszámítástechnika területén végzett kutatás, valamint újszerű kvantumhardver és szoftver fejlesztése.

Topológiai szigetelők és jelentésük

A topológiai szigetelők (TI) központi szerepet játszanak a kvantumszámítástechnikában. Stabil kubitok építésének alapjául szolgálnak, különösen Majorana fermionok generálásával. Ezek a speciális részecskék olyan topológiákban jelenhetnek meg, amelyek topológiai szupravezető képességű anyagot állítanak elő. A [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov] szerint a normál fém/ferromágneses szigetelő/szupravezető csomópontok transzport tulajdonságainak vizsgálata azt mutatja, hogy királis Majorana módusok keletkeznek, amelyeket erősen befolyásolhat a mágnesezés iránya.

Ezeknek a felfedezéseknek nemcsak gyakorlati alkalmazásai vannak, hanem mélyebb elméleti vonatkozásai is vannak a kvantummechanika alapjainak. Az anyag új fázisainak létrehozásának és vezérlésének képessége úttörő előrelépést tehet lehetővé a kvantumszámítástechnikában.

A Majorana fermionok és topológiai szigetelők gyakorlati alkalmazásának legújabb példája a Microsoft Majorana 1 bejelentése, amely a világ első topológiai magarchitektúrán alapuló kvantumprocesszora. Az [azure.microsoft.com] szerint a Majorana 1-et úgy tervezték, hogy akár egymillió qubitre is méretezhető legyen egyetlen chipen. Ez a technológia azt eredményezheti, hogy a kvantumszámítógépek szabványos eszközzé válhatnak az anyagtudományban, a mezőgazdaságban és a kémiai felfedezésekben az elkövetkező években.

A kvantumszámítástechnika jelenlegi fejlődése megváltoztathatja az információfeldolgozás módját, és jelentős hatást gyakorolhat a tudomány számos területére. A következő generációs kvantumszámítógépek fejlesztéséhez vezető utat ezért döntően a Kölni Egyetem eredményeihez hasonló eredmények határozzák meg.