Сверхпроводимость нового типа: как она меняет правила квантовой игры
Можно ли "обмануть" физику, чтобы создать стабильные и защищённые квантовые компьютеры? Оказывается, можно — если использовать особые свойства топологических сверхпроводников.
Электроны, которые не сбиваются с пути
Топологические изоляторы — это материалы, в которых электроны движутся строго по поверхности и не рассеиваются в объеме. Такая чёткая направленность делает их идеальными для создания устойчивых квантовых битов, или кубитов.
Обычные кубиты подвержены ошибкам, они нестабильны. А вот если встроить их в топологическую структуру — ошибки можно минимизировать. Главное — научиться управлять такими материалами.
Прорыв из Нью-Йорка
Физики из Нью-Йоркского университета смогли обнаружить переход от обычной сверхпроводимости к топологической. Для своих исследований они использовали джозефсоновский контакт — область между двумя сверхпроводниками, разделёнными диэлектриком.
В качестве материалов применили алюминий и арсенид индия. Это позволило точно измерить энергетический барьер между состояниями и, что особенно важно, — приблизиться к созданию майорановских фермионов.
Кто такие майорановские фермионы и зачем они нужны
Это частицы, которые являются одновременно и материей, и антиматерией. Настоящие квантовые экзоты. Именно они, по мнению учёных, способны стать основой для сверхустойчивых и масштабируемых кубитов.
Пока их существование доказано лишь косвенно. Но новое исследование даёт надежду, что двумерные платформы, способные удерживать эти фермионы, — уже не фантастика, а дело ближайшего будущего.
Что это даст
Возможность строить квантовые компьютеры, которые будут не только мощными, но и защищёнными от ошибок на уровне самой физики. По сути, это может стать основой для абсолютно новых вычислительных систем.
Уточнения
Сверхпроводи́мость - свойство некоторых материалов проводить электрический ток без затухания, сопровождающееся одновременным полным или частичным вытеснением магнитного поля из объёма сверхпроводника (явлением, известным как эффект Мейснера).