Revolution inom kvantberäkning: Forskare upptäcker nya material!

Revolution inom kvantberäkning: Forskare upptäcker nya material!

Under de senaste åren har kvantberäkningar framstått som ett av de mest lovande forskningsområdena som kan revolutionera informationsbehandling. Kärnan i denna teknik är kvantbitar, även kända som qubits, som kan anta flera tillstånd samtidigt tack vare deras förmåga att överlappa. Medan klassiska datorer lagrar information i bitar som endast representerar tillstånd 0 eller 1, kan qubits vara i ett tillstånd av överlagring och därmed avsevärt öka beräkningskraften. [uni-kiel.de] rapporterade att två qubits är kapabla att samtidigt representera alla fyra kombinationer (00, 01, 10, 11).

En av de viktigaste utmaningarna inom kvantberäkning är dekoherens, en process som påverkar stabiliteten hos dessa kvantöverlagringar. Prof. Dr. Nahid Talebi från Christian Albrechts University i Kiel förklarar att kylning för att minimera störningar är till hjälp, men komplex och dyr. Aktuell forskning fokuserar på nya material som kan möjliggöra stabila kvantbitar vid högre temperaturer.

Hexagonal bornitrid som nytt material

En ny studie publicerad 8 mars 2025 i Nature Communications utforskar hexagonal bornitrid (hBN) som ett lovande material för kvantinformationstillämpningar. Färgcentra i bornitrid kan avge ljus och fungera som qubits. Koherensen hos dessa färgcentra är dock instabil. Forskningsuppsatsen, inlämnad den 14 januari 2025 och reviderad den 10 februari 2025, har titeln "Decoherence time of the ground state spin of $V_{B}$ centers in hexagonal bornitride" och skrevs av Fatemeh Tarighi Tabesh och hennes medförfattare. Resultaten visar att Hahn-ekokoherenstiden för $V_{B}$ elektronspinningen vid rumstemperatur är cirka 30 µs, vilket representerar ett framsteg för att förstå dekoherensen av defekter i hBN och lägger grunden för praktiska tillämpningar inom kvantteknologi. [arxiv.org]

En annan relevant aspekt av denna forskning är den nya metoden som gör det möjligt att specifikt föra defekter i bornitrid i ett superpositionstillstånd och läsa ut dem individuellt. Här används en elektrondriven fotonkälla för att generera ljusblixtar som bringar defekter i superpositionstillståndet. Dessa ljusblixtar varar i en och en halv femtosekund, så de är tillräckliga för att uppnå de önskade superpositionstillstånden.

Framtidsutsikter och tillämpningar

Potentialen med kvantberäkning sträcker sig långt bortom grundforskning. [das-wissen.de] förklarar att framsteg inom detta område kan ge lösningar på komplexa problem som ligger utom räckhåll för traditionella datorer. Tillämpningar kan omfatta kryptografi, materialvetenskap, läkemedel och komplexa optimeringsproblem. Kvantentanglement, som tillåter kvantbitar att ändra tillstånd oavsett fysiskt avstånd, representerar en annan betydande fördel.

Företag som Google, IBM och Honeywell har redan gjort betydande framsteg genom att göra kvantdatorer tillgängliga via molnplattformar. Men för att realisera de fulla potentiella fördelarna med denna teknik är tvärvetenskapligt samarbete och investeringar i forskning och utveckling nödvändiga. Utmaningen att säkerställa stabiliteten hos qubits är fortfarande en central fråga som kommer att forma den fortsatta utvecklingen av kvantberäkningar.