Оксфордские ученые придумали, как находить материалы для квантовых компьютеров будущего. Речь о топологических сверхпроводниках — веществах, в которых могут существовать необычные частицы, майорановские фермионы. Они хранят информацию не в своем состоянии, а в форме, поэтому она не портится из-за внешних помех. Это решает главную проблему современных квантовых систем — декогеренцию, из-за которой вычисления быстро теряют точность.

Долгое время никто не мог точно определить, какие материалы подходят для таких задач. Но группа Дэвиса из Оксфорда разработала новый метод — сканирующую туннельную микроскопию Андреева (СТМ-А). Она позволяет увидеть топологические состояния на поверхности сверхпроводников.

С помощью этой технологии ученые подтвердили, что соединение урана и теллура (UTe₂) — природный топологический сверхпроводник. Раньше его считали главным кандидатом, но доказательств не было. Оказалось, в UTe₂ действительно есть нужные свойства, но с оговоркой: майорановские частицы там возникают парами и не разделяются.

Результаты опубликованы в издании Science.

Хотя идеального материала пока нет, сам метод — прорыв. Теперь можно быстро проверять другие вещества, а не собирать сложные искусственные структуры, как это делает Microsoft в своих квантовых чипах.

Что это дает:

• Ускоряет поиск материалов для стабильных квантовых битов.
• Позволяет отказаться от дорогих синтетических решений в пользу природных кристаллов.

Профессор Шеймус Дэвис говорит:

Мы впервые смогли точно определить топологическую природу сверхпроводимости. Это резко приближает нас к созданию надежных квантовых компьютеров.

Доктор Шуцю Ван, ведущий автор, добавляет:

Наша методика открывает путь к новым открытиям — впереди еще много необычных физических явлений.

Этот метод ускоряет поиск материалов, которые могут стать основой для стабильных квантовых компьютеров. Сейчас индустрия тратит миллиарды на искусственные структуры, а природные кристаллы могли бы удешевить технологию. Кроме того, открытие подтверждает теоретические модели, что важно для фундаментальной науки.

Хотя метод прорывной, UTe₂ — не идеальный кандидат: майорановские частицы в нем неразделимы. Значит, для практического применения придется искать другие материалы.

Ранее ученые построили квантовый компьютер в алмазе.