Descoperire la Köln: nanofirele supraconductoare promovează computerele cuantice!

Descoperire la Köln: nanofirele supraconductoare promovează computerele cuantice!

Fizicienii de la Universitatea din Köln au făcut progrese semnificative în domeniul tehnologiei de calcul cuantic. Ei au descoperit un efect supraconductor în nanofirele realizate din izolatori topologici. Aceste rezultate au fost publicate în revista „Nature Physics” și reprezintă un pas important în dezvoltarea unor biți cuantici mai stabili (qubiți). Studiul se intitulează „Reflecție Andreev încrucișată pe distanță lungă în nanofire izolatoare topologice în apropierea unui supraconductor”, după cum raportează [uni-koeln.de].

Detectarea crucială a reflexiei Andreev încrucișate (CAR) în nanofire ar putea pune bazele viitoarelor computere cuantice. Această reflecție este un efect cuantic în care electronii injectați în nanofire se cuplează cu alți electroni pentru a forma perechi Cooper supraconductoare. În acest studiu, a fost dezvoltată o abordare inovatoare a fabricării nanofirelor care duce la structuri mai curate, ceea ce este crucial pentru inducerea corelațiilor supraconductoare în izolatorii topologici.

Rezultate cheie și pași viitori

Sub conducerea Dr. Junya Feng și a profesorului Dr. Yoichi Ando, ​​cercetările arată o perspectivă promițătoare asupra utilizării fermionilor Majorana pentru a dezvolta biți cuantici robusti. Tehnologiile qubit actuale sunt adesea instabile și predispuse la erori, dar capacitatea de a crea stări cuantice speciale ar putea introduce o schimbare de paradigmă în tehnologia de calcul cuantic. Următorul pas al cercetătorilor este să observe și să controleze fermionii Majorana în aceste sisteme.

Colaborarea cu Universitatea din Basel și Clusterul de excelență „Materie și lumină pentru informații cuantice” (ML4Q) este crucială. ML4Q a fost fondat în 2019 și reunește oameni de știință de la universitățile din Köln, Aachen, Bonn și Centrul de Cercetare Jülich. Un obiectiv principal al consorțiului este cercetarea în domeniul calculului cuantic și dezvoltarea de noi hardware și software cuantic.

Izolatorii topologici și semnificația lor

Izolatorii topologici (TI) joacă un rol central în tehnologia de calcul cuantic. Ele sunt menite ca o bază pentru construcția de qubiți stabili, în special prin generarea fermionilor Majorana. Aceste particule speciale ar putea apărea în topologii care produc o substanță cu supraconductivitate topologică. Potrivit [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov], investigarea proprietăților de transport ale joncțiunilor normale metal/izolator ferromagnetic/superconductor arată că apar moduri chirale Majorana care pot fi puternic influențate de direcția de magnetizare.

Aceste descoperiri nu au doar aplicații practice, ci și implicații teoretice mai profunde pentru bazele mecanicii cuantice. Abilitatea de a crea și controla noi faze ale materiei ar putea permite progrese inovatoare în calculul cuantic.

Un exemplu recent de aplicații practice ale fermionilor Majorana și izolatorilor topologici este anunțul de către Microsoft privind Majorana 1, primul procesor cuantic din lume bazat pe o arhitectură de bază topologică. Potrivit [azure.microsoft.com], Majorana 1 este proiectat să fie scalabil până la un milion de qubiți pe un singur cip. Această tehnologie ar putea duce la ca computerele cuantice să devină un instrument standard în știința materialelor, agricultură și descoperirea chimică în următorii ani.

Progresele actuale în calculul cuantic ar putea transforma modul în care procesăm informațiile și ar putea avea un impact semnificativ asupra numeroaselor domenii ale științei. Calea către dezvoltarea calculatoarelor cuantice de ultimă generație va fi, prin urmare, modelată în mod decisiv de rezultate precum cele de la Universitatea din Köln.