SciAdv: Необычный интерфейсный сверхпроводник полезен для квантовых вычислений

Группа учёных из США под руководством физика Пенга Вэя из Калифорнийского университета в Риверсайде создала новый сверхпроводниковый материал. Он может использоваться в квантовых вычислениях и является кандидатом на звание топологического сверхпроводника.

Топологический сверхпроводник использует делокализованное состояние электрона или дырки для переноса квантовой информации и надёжной обработки данных.

Исследователи в журнале Science Advances сообщают, что соединили тригональный теллур со сверхпроводником на поверхности тонкой золотой плёнки.

Тригональный теллур — это материал, который нельзя отразить как в зеркале. Он также не обладает магнитными свойствами. Но на границе соединения материалов учёные обнаружили квантовые состояния с поляризованным спином. Это свойство может помочь создать спиновый кубит.

Мы разработали двумерный сверхпроводник, создав очень чистый интерфейс между хиральным материалом и золотом, — говорит доцент кафедры физики и астрономии Вэй.

Особенность этого сверхпроводника в том, что он существует в среде с шестикратной энергией спина по сравнению с обычными сверхпроводниками.

Мы заметили, что под действием магнитного поля сверхпроводник становится прочнее при высоком поле, чем при низком. Это указывает на переход в более стабильный «триплетный сверхпроводник», который стабилен под действием магнитного поля.

Исследователи совместно с учёными из Национального института стандартов и технологий создали новый сверхпроводник из тонких плёнок золота и ниобия. Он подавляет источники декогеренции, связанные с дефектами материала, такими как оксиды ниобия, которые обычно создают проблемы для ниобиевых сверхпроводников.

Из этого сверхпроводника можно изготовить высококачественные микроволновые резонаторы с низкими потерями и коэффициентом качества до 1 миллиона.

Транснациональная технологическая компания IBM сообщает, что новая технология может использоваться в квантовых вычислениях. Это область, которая использует преимущества квантовой механики для решения сложных задач. Классические компьютеры и суперкомпьютеры не могут решить их или решают недостаточно быстро.

Вэй рассказал, как это работает:

Мы добились этого, используя материалы, которые намного тоньше тех, что обычно используются в индустрии квантовых вычислений.

Микроволновые резонаторы с малыми потерями — важные компоненты квантовых вычислений. Они могут помочь создать сверхпроводящие кубиты с малыми потерями.

Основная проблема квантовых вычислений — уменьшение декогеренции или потери квантовой информации в системе кубитов.

Декогеренция — это проблема для квантовых компьютеров, возникающая при взаимодействии системы с окружающей средой. Из-за этого взаимодействия информация системы смешивается с информацией среды.

Новый подход исследователей использует немагнитные материалы вместо магнитных. Это позволяет создать более чистый интерфейс.

«Наш материал может стать перспективным для разработки надёжных и масштабируемых компонентов квантовых вычислений», — заключает Вэй.

23.08.2024