Preboj v Kölnu: Superprevodne nanožice spodbujajo kvantne računalnike!

Preboj v Kölnu: Superprevodne nanožice spodbujajo kvantne računalnike!

Fiziki na Univerzi v Kölnu so dosegli pomemben napredek na področju tehnologije kvantnega računalništva. Odkrili so superprevodni učinek v nanožicah iz topoloških izolatorjev. Ti rezultati so bili objavljeni v reviji “Nature Physics” in predstavljajo pomemben korak pri razvoju bolj stabilnih kvantnih bitov (qubits). Študija je naslovljena "Dolgoročni prečkani odboj Andreeva v topoloških izolatorskih nanožicah, ki so v bližini superprevodnika", kot poroča [uni-koeln.de].

Ključno odkrivanje križnega odseva Andreeva (CAR) v nanožicah bi lahko postavilo temelje za prihodnje kvantne računalnike. Ta odboj je kvantni učinek, pri katerem se vbrizgani elektroni v nanožicah spajajo z drugimi elektroni, da tvorijo superprevodne Cooperjeve pare. V tej študiji je bil razvit inovativen pristop k izdelavi nanožic, ki vodi do čistejših struktur, kar je ključnega pomena za indukcijo superprevodnih korelacij v topoloških izolatorjih.

Ključni rezultati in prihodnji koraki

Pod vodstvom dr. Junya Fenga in raziskave profesorja dr. Yoichija Anda kažejo obetavno perspektivo uporabe Majorana fermionov za razvoj robustnih kvantnih bitov. Trenutne tehnologije qubit so pogosto nestabilne in nagnjene k napakam, vendar bi zmožnost ustvarjanja posebnih kvantnih stanj lahko povzročila spremembo paradigme v tehnologiji kvantnega računalništva. Naslednji korak raziskovalcev je opazovanje in nadzor Majoraninih fermionov v teh sistemih.

Sodelovanje z Univerzo v Baslu in grozdom odličnosti “Matter and Light for Quantum Information” (ML4Q) je ključnega pomena. ML4Q je bil ustanovljen leta 2019 in združuje znanstvenike z univerz v Kölnu, Aachnu, Bonnu in raziskovalnega centra Jülich. Glavni cilj konzorcija je raziskovanje na področju kvantnega računalništva ter razvoj nove kvantne strojne in programske opreme.

Topološki izolatorji in njihov pomen

Topološki izolatorji (TI) igrajo osrednjo vlogo v kvantni računalniški tehnologiji. Namenjeni so kot osnova za gradnjo stabilnih kubitov, zlasti z generiranjem Majorana fermionov. Ti posebni delci se lahko pojavijo v topologijah, ki proizvajajo snov s topološko superprevodnostjo. Glede na [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov] preiskava transportnih lastnosti normalnih stikov kovina/feromagnetni izolator/superprevodnik kaže, da se pojavljajo kiralni Majorana načini, na katere lahko močno vpliva smer magnetizacije.

Ta odkritja nimajo samo praktične uporabe, ampak tudi globlje teoretične posledice za temelje kvantne mehanike. Sposobnost ustvarjanja in nadzora novih faz snovi bi lahko omogočila prelomen napredek v kvantnem računalništvu.

Nedavni primer praktične uporabe Majorana fermionov in topoloških izolatorjev je Microsoftova napoved Majorane 1, prvega kvantnega procesorja na svetu, ki temelji na topološki jedrni arhitekturi. Glede na [azure.microsoft.com] je Majorana 1 zasnovana tako, da jo je mogoče razširiti na do milijon kubitov na enem čipu. Ta tehnologija bi lahko vodila do tega, da bi kvantni računalniki v prihodnjih letih postali standardno orodje v znanosti o materialih, kmetijstvu in kemijskih odkritjih.

Trenutni napredek kvantnega računalništva bi lahko spremenil način obdelave informacij in pomembno vplival na številna področja znanosti. Pot do razvoja kvantnih računalnikov naslednje generacije bodo torej odločilno oblikovali rezultati, kot so tisti z univerze v Kölnu.