Designer materialer med helt tilfældige strukturer muliggør muligvis kvantecomputing

At designe kvantematerialer med eksotiske og hidtil usete elektriske egenskaber har et stort område med fysik. Forskere ved Aalto -universitetet i Finland har nu introduceret en væsentlig drejning i denne diskussion ved at udvikle et amorft materiale, der udviser topologisk superledning. Indtil dette tidspunkt, disse materialer har krævet meget regelmæssige strukturer for at vise ønskede elektriske egenskaber.

Fundene, udgivet i Naturkommunikation , bringe feltet et skridt tættere på applikationen. Topologiske superledere og isolatorer anses for at være mulige byggesten for tabsfrie komponenter til kvantecomputere. Selvom topologiske superledere muligvis ikke findes i naturen, de kan fremstilles, som undersøgelsen viser.

"Vi har præsenteret en metode til fremstilling af topologiske materialer i amorfe systemer med tilfældigt placerede bestanddele. Det betyder, at vi kan opnå superledningsevne i materialet ved at sprøjte magnetiske atomer på en superledende overflade helt tilfældigt, ikke i stærkt definerede og ornamenterede gitter, for eksempel, ”forklarer doktorand Kim Pöyhönen.

Det seneste boom på topologiske superledere stammer hovedsageligt fra et ukonventionelt kvante-niveau fænomen, en kollektiv bevægelse af mange individuelle partikler kaldet Majorana fermion excitationer. De er blevet forestillet som kritiske ingredienser i topologiske kvantecomputere.

"Bliver meget uregelmæssig, tilfældige systemer til at fungere som topologiske superledere vil muligvis gøre deres fremstilling og fremstilling meget mere bekvem i forhold til nuværende metoder, "siger forskergruppeleder, Docent Teemu Ojanen.

Måske for nu, implikationerne af det tilfældige kvantemateriale går kun på grundforskning, men det er måske ikke tilfældet meget længere.

"For at topologisk kvantemateriale kan finde vej til egentlige anvendelser, det er bydende nødvendigt, at vi finder endnu flere nye kandidater til amorfe topologiske materialer, "fastslår Ojanen.