Byggesten til kvantecomputere mere almindelig end tidligere antaget

Fremskreden, fejltolerante kvantecomputere kan være tættere på at nå, end forskere har forudset, ifølge de seneste fremskridt rapporteret af Johns Hopkins -forskere i en ny undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

Forskerne byggede videre på deres tidligere undersøgelse om søgningen efter grundlæggende byggesten af ​​materialer kaldet superledere med spin-triplet-parring, som blev anset for at være meget sjældne. Den sjældne egenskab ved spin-triplet-parring kan give anledning til en eksotisk elektronisk tilstand kaldet Majorana fermions, som kan bruges som fejltolerante kvantebits, en grundlæggende arbejdsenhed for potentielle kvantecomputere, der i sidste ende kan erstatte de støjudsatte prototyper under udvikling af Google og IBM.

En stor vejspærring er sjældenheden af ​​det trælængdeparrende superledende materiale. For at gøre tingene endnu vanskeligere, superledningsevne og dens underliggende parringsmekanisme er notorisk kendt som de få fysiske egenskaber, der ikke kan beregnes eller forudsiges. Materialesøgningen skal i vid udstrækning fortsætte på en omhyggelig prøve-og-fejl måde, uden hensyn til nogen teoretisk vejledning.

Det nye fund fokuserer på en bestemt type krystal, en ikke -centrosymmetrisk superleder. I modsætning til de fleste almindelige krystallinske materialer, der viser inversionssymmetri, det er, en krystalstruktur, der ikke kan skelnes med sit inversionsbillede, denne særlige klasse af materialer bryder inversionssymmetri, udviser et inversionsbillede, der er karakteristisk for sig selv. Denne lave symmetri forudsiges at indikere tilstedeværelsen af ​​den ellers undvigende spin-triplet-parring. Disse "ringe" materialer udgør en potentiel rig mine af kvante-computer-byggematerialer. Imidlertid, afgørende bevis for spin-triplet-parring i disse krystaller har manglet.

Ved hjælp af en ny eksperimentel metode, Hopkins -forskerne undersøgte en prototype af denne superleder, α-BiPd. Deres eksperiment fandt tilstedeværelsen af ​​den meget usædvanlige halvtals kvantisering af magnetisk flux i polykrystallinske ringe af α-BiPd, som omfatter rygning-pistol bevis for spin-triplet parring.

Dette nye fund tegner en lovende og opmuntrende fremtid, når flere byggestenmaterialer stammer fra materialer med lav symmetri. Den berigede materialeportefølje kan fremskynde udviklingen af ​​fejltolerante kvantecomputere, og i en længere fremtid, indleder generel kvantecomputing, der kunne nå almindelige mennesker.