İrlanda’daki University College Cork (UCC) bilim adamları, büyük ölçekli, hataya toleranslı kuantum bilgi işlem için gerekli yeni nesil malzemeleri bulmak için güçlü bir yeni araç geliştirdiler.
Önemli atılım, ilk kez, araştırmacıların bir malzemenin belirli kuantum hesaplama mikroçiplerinde etkili bir şekilde kullanılıp kullanılamayacağını bir kez ve tüm için belirlemenin bir yolunu buldukları anlamına gelir.
Başlıca bulgular şurada yayınlandı Bilim ve California Üniversitesi’nde Prof. Dung-Hai Lee’nin önderlik ettiği teorik çalışmanın, Berkeley ve Profesörler Sheng Ran ve Johnpierre Paglione’nin St. Louis ve Maryland Üniversitesi’ndeki malzeme sentezini içeren büyük bir uluslararası işbirliğinin sonucudur.
Dünyanın sadece üç laboratuvarında bulunan ekipmanı kullanan UCC merkezli Davis Group’taki araştırmacılar, uranyum ditellurid (ute 2bilinen bir süperiletken olan, içsel bir topolojik süperiletken olması gereken özelliklere sahipti.
Topolojik bir süper iletken, yüzeyinde Majorana Fermions adlı yeni kuantum parçacıklarına ev sahipliği yapan benzersiz bir malzemedir. Teorik olarak, kuantum bilgisini, kuantum bilgisayarları rahatsız eden gürültü ve bozukluktan rahatsız etmeden stabil bir şekilde saklamak için kullanılabilirler. Fizikçiler onlarca yıldır içsel bir topolojik süper iletken avında kalıyorlar, ancak hiçbir malzeme keşfedilmedi tüm kutuları işaretlemedi.
Ute 2 2019’daki keşfinden bu yana içsel topolojik süperiletkenlik için güçlü bir aday materyal olarak kabul edildi. Bununla birlikte, hiçbir araştırma uygunluğunu kesin olarak değerlendirmemişti.
UCC’de kuantum fiziği profesörü olan Séamus Davis tarafından icat edilen yeni bir modda çalışan bir tarama tünel mikroskobu (STM) kullanılarak, Ph.D. Davis Group’ta araştırmacı ve doktora sonrası bir Marie Curie olan Kuanysh Zhussupbekov 2 doğru tür topolojik süper iletkendir.
“Andreev” STM kullanılarak yapılan deneyler – sadece Prof. Davis’in Cork’taki Laboratuvarlarında, İngiltere’deki Oxford Üniversitesi ve New York’taki Cornell Üniversitesi – UTE’yi keşfetti. 2 gerçekten de içsel bir topolojik süper iletkendir, ancak fizikçilerin aradığı türden tam olarak değil.
Bununla birlikte, türünün ilk örneği kendi içinde bir atılımdır.
Deney sorulduğunda, Bay Carroll bunu şu şekilde açıkladı: “Geleneksel olarak, araştırmacılar metalik problar kullanarak ölçüm alarak topolojik süperiletkenleri aradılar. Bunu yaparlar çünkü metaller basit malzemeler olduğu için deneyde esasen hiçbir rol oynamıyorlar.
“Tekniğimizle ilgili yeni olan şey, Ute’nin yüzeyini araştırmak için başka bir süper iletken kullanmamızdır.2. Bunu yaparak, normal yüzey elektronlarını ölçümlerimizden hariç tutuyoruz, sadece majorana fermiyonlarını geride bırakıyoruz. “
Carroll ayrıca, bu tekniğin bilim adamlarının topolojik kuantum hesaplama için diğer malzemelerin doğrudan uygun olup olmadığını doğrudan belirlemelerine izin vereceğini vurguladı.
Kuantum bilgisayarlar, mevcut nesil bilgisayarların çözülmesi yıllar alacak karmaşık matematiksel problemleri saniyeler içinde cevaplama kapasitesine sahiptir. Şu anda, dünyanın dört bir yanındaki hükümetler ve şirketler giderek daha fazla kuantum bitine sahip kuantum işlemciler geliştirmek için yarışıyor, ancak bu kuantum hesaplamalarının kararsız doğası önemli ilerlemeleri geride bırakıyor.
Bu yılın başlarında Microsoft, şirketin “dünyanın ilk kuantum işleme birimi (qPU) topolojik bir çekirdek tarafından desteklenen” dediği Majorana 1’i duyurdu.
Microsoft, bu ilerlemeyi sağlamak için, geleneksel malzemelerin özenle tasarlanmış yığınlarına dayanan sentetik topolojik süperiletkenlerin gerekli olduğunu açıkladı.
Bununla birlikte, Davis Group’un yeni çalışması, bilim adamlarının artık bu karmaşık devrelerin yerini almak için tek malzemeler bulabileceği, potansiyel olarak kuantum işlemcilerde daha fazla verimliliğe yol açması ve tek bir çipte daha fazla kubit sağladığı ve böylece bizi yeni nesil kuantum hesaplamalarına yaklaştırıyor.
