Forskere opdager en ny tilstand af stof

Et team af fysikere har afsløret en ny tilstand af materien - et gennembrud, der giver løfte om at øge lagringskapaciteten i elektroniske enheder og forbedre kvantecomputere.

"Vores forskning er lykkedes med at afsløre eksperimentelle beviser for en ny tilstand af stof - topologisk superledning, " siger Javad Shabani, en assisterende professor i fysik ved New York University. "Denne nye topologiske tilstand kan manipuleres på måder, der både kunne fremskynde beregningen i kvanteberegning og øge lagringen."

Opdagelsen, rapporteret i et papir på arXiv, blev udført med Igor Zutic ved University of Buffalo og Alex Matos-Abiague ved Wayne State University.

Arbejdet er centreret om kvanteberegning - en metode, der kan foretage beregninger med væsentligt hurtigere hastigheder end konventionel edb. Dette skyldes, at konventionelle computere behandler digitale bits i form af 0'er og 1'ere, mens kvantecomputere anvender kvantebit (qubits) til at tabulere enhver værdi mellem 0 og 1, eksponentielt løfte kapaciteten og hastigheden af ​​databehandling.

I deres forskning, Shabani og hans kolleger analyserede en overgang af kvantetilstand fra dens konventionelle tilstand til en ny topologisk tilstand, måling af energibarrieren mellem disse tilstande. De supplerede dette ved direkte at måle signaturkarakteristika for denne overgang i rækkefølgeparameteren, der styrer den nye topologiske superledningsfase.

Her, de fokuserede undersøgelsen på Majorana-partikler, som er deres egne antipartikler - stoffer med samme masse, men med den modsatte fysiske ladning. Forskere ser værdi i Majorana-partikler på grund af deres potentiale til at lagre kvanteinformation i et særligt beregningsrum, hvor kvanteinformation er beskyttet mod miljøstøj. Imidlertid, der er intet naturligt værtsmateriale for disse partikler, også kendt som Majorana fermioner. Som resultat, forskere har søgt at konstruere platforme – dvs. nye former for stof - som disse beregninger kunne udføres på.

"Den nye opdagelse af topologisk superledning i en todimensionel platform baner vejen for at bygge skalerbare topologiske qubits til ikke kun at lagre kvanteinformation, men også for at manipulere de kvantetilstande, der er fri for fejl, " bemærker Shabani.