Pętla kwantowa

Nowy materiał może pomóc w budowie komputerów kwantowych. Nadprzewodniki to materiały, w których przepływa energia elektryczna bez napotykania oporu. Zwykle jego droga jest jednokierunkowa, ale odkryto materiał, w którym prąd może płynąć w dwóch kierunkach jednocześnie. nauka (https://science.sciencemag.org/content/366/6462/238)

Ten niezwykły nadprzewodnik to tzw b-Bi2Pdskłada się z krystalicznego bizmutu i palladu. Jeśli uformujemy pierścień z cienkiej warstwy materiału, okaże się, że prąd w nim płynie jednocześnie zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Odkrywcy zjawiska przewidują, że zostanie ono wykorzystane w następnej generacji komputerów kwantowych, dzięki bezpośredniemu wykorzystaniu praw Fizyka kwantowa będą w stanie wykonywać obliczenia znacznie szybciej niż ich współczesne odpowiedniki.

Źródło obrazu: Superpositioned Qubit / Johns Hopkins University

„Superpozycja prądów płynących w przeciwnych kierunkach” - wyjaśnia Yufan Li, fizyk z Johns Hopkins University i pierwszy autor opublikowanej pracy. Podczas gdy kawałek w klasycznym komputerze może znajdować się tylko w jednym z dwóch stanów, jego odpowiednik kwantowy może istnieć w superpozycji obu stanów (jak w słynnym paradoksie Schrödingera z żywym i martwym kotem jednocześnie). Kubity pozwalają zwiększyć efektywność obliczeń, ponieważ zawierają więcej informacji.

Materiały nadprzewodzące, które do tej pory projektowano, wymagają pola magnetycznego o precyzyjnej wielkości. W przeciwieństwie do tego pierścienie b-Bi2Pd, które Li zaprojektował z urządzeniem jako nadprzewodzącym zespołem prądowym, nie wymagają żadnych zewnętrznych magnesów, aby prąd mógł płynąć w obu kierunkach. Naukowcy argumentują, że ta właściwość powinna spowodować „jakościowy skok” w obecnej technologii kubitów. Jest to ważne uproszczenie w projektowaniu obwodu i jego kalibracji. ”Możliwe jest również, że specyficzne właściwości b-Bi2Pd pozwalają nam obserwować zjawiska wskazujące na istnienie teoretycznie przewidywanych kwazicząstek zwanych Majoranafermionami, które są ich własnymi antycząstkami Antycząstka a odpowiednia cząstka ma taką samą masę, ale ich ładunki mają przeciwny znak).