Исследователи выявили новое состояние вещества: топологическую сверхпроводимость. Это топологическое состояние может быть точно настроено для увеличения объема памяти и ускорения вычислений в квантовых вычислениях.
Физики из Нью-Йоркского университета нашли новую вещь, которая может улучшить квантовые вычисления и увеличить емкость хранения в электронных устройствах.
Они успешно выявили топологическую сверхпроводимость - экспериментальное свидетельство нового состояния вещества. Исследователи могут манипулировать этим новым топологическим состоянием способами, которые могли бы как увеличить объем памяти, так и ускорить вычисления в квантовых вычислениях.
Исследовательская работа посвящена квантово-механическим явлениям, которые могут выполнять задачи гораздо быстрее, чем традиционные вычисления. Квантовый компьютер использует элементарные частицы, такие как фотоны или электроны, заряд или поляризация которых могут выступать в качестве представления 0 или 1 или обоих одновременно.
Эти частицы, известные как квантовые биты или кубиты, значительно увеличивают емкость и скорость обработки данных. Если двухбитный регистр в обычном компьютере может хранить только 4 двоичные конфигурации (11, 10, 01 или 00) в любой момент времени, двухбитовый регистр в квантовом компьютере может хранить все эти конфигурации одновременно.
В этом исследовании физики исследовали переход квантового состояния из его обычного состояния в новое топологическое состояние. Они рассчитали энергетический барьер между этими двумя состояниями путем непосредственного измерения характеристик сигнатуры перехода.
Важность майорановских частиц
Физики сфокусировались на майорановских частицах, которые являются их собственными античастицами. А поскольку частицы и античастицы имеют противоположно сохраняющиеся заряды, майорановские частицы (также называемые майорановскими фермионами) имеют нулевой заряд.
Эти частицы способны хранить квантовую информацию в уникальном вычислительном пространстве, где она защищена от внешнего шума. Однако ученые не нашли естественного вещества-хозяина для этих частиц.
Все фермионы стандартной модели (за исключением нейтрино) действуют как дираковские фермионы при низких энергиях, и ни один из них не является майорановским фермионом. Поведение нейтрино не является хорошо установленным: это могут быть майорановские или дираковские фермионы.
Поэтому физики пытались спроектировать платформы - новые формы материи - чтобы сделать возможным квантовые вычисления. Они продемонстрировали открытие и закрытие сверхпроводящей щели в джозефсоновских контактах, изготовленных на эпитаксиальных Al-InAs.
Полученные результаты в значительной степени подтверждают появление топологической фазы в системе, предлагая масштабируемую платформу для манипулирования состояниями границ Майорана. Это может открыть новые возможности для разработки сложных схем, которые могут обеспечить отказоустойчивые топологические квантовые вычисления.
Кроме того, универсальность этой двумерной геометрии и манипуляции со сверхпроводящим квантовым интерфейсным устройством могут поддерживать экзотические фазы, измеряемые фазово-чувствительными сигнатурами.