Первая демонстрация высокотемпературной сверхпроводимости на поверхности топологического изолятора - многообещающего материала для квантовых компьютеров - была проведена в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Лаборатория Беркли, США).
Топологические изоляторы — это уникальный класс новых материалов, которые внутри своего объема обладают свойствами диэлектрика, а в поверхностном слое — свойствами проводника. Их преимущество для будущих квантовых компьютеров заключается в том, что они могут поддерживать так называемые нулевые моды Майораны, которые позволят производить энергонезависимое хранение кубитов.
Считается, что квантовые компьютеры смогут легко решить комбинаторные задачи, которые не по силам традиционным компьютерам — такие как фильтрация по огромным базам данным, что сегодня требует от компьютера проверки и сравнения отдельно каждой записи. В то время как квантовые компьютеры могут проанализировать все записи одновременно, найдя оптимальное решение за один шаг.
К сожалению, кубиты, используемые в квантовых компьютерах являются очень хрупкими, и подвержены явлению, названному декогеренцией, которая разрушает их достоверность во время быстрого поиска оптимальных решений. Устранение недостоверности требует сложных методов коррекции ошибок.
Лаборатория Беркли, используя свой источник излучения (ALS) подтвердила, что топологическая тонкопленочная гетероструктура селенида висмута, полученная в китайском Университете Цинхуа (Пекин), в лаборатории Кси Чена (Xi Chen) и Ки-Кун Ксю (Qi-Kun Xue) с использованием молекулярно-лучевой эпитаксии, является высокотемпературным сверхпроводником, который может содержать нулевые моды Майораны, что открывает путь к возможности его использования для будущих квантовых компьютеров.
 |
Гетероструктура купрата селенида висмута (Bi2212) показала наличие зоны индуцированной высокотемпературной сверхпроводимости в поверхностном слое топологического изолятора из селенида висмута.
«До этого времени эти нулевые моды Майораны существовали только теоретически, — рассказал Алексей Федоров, научный сотрудник, работающий с ALS в Лаборатории Беркли. — Мы определили характеристики нового материала и обнаружили, что он является хорошим кандидатом для поиска нулевых мод Майораны. Следующим шагом станет проведение эксперимента для поиска этого эффекта».
 |
Эрин Ванг (Eryin Wang, слева) и Алексей Федоров возле синхротрона ALS Beamline 12.0.1, где была подтверждена индуцированная высокотемпературная сверхпроводимость в топологическом изоляторе. (Фото: Рой Калтсшмидт, LBL News Center.)
Нулевые моды Майораны, которые по своей природе невосприимчивы к декогеренции, позволят уменьшить трудности построения отказоустойчивых квантовых компьютеров, благодаря тому, что хранение кубитов станет энергонезависимым.
В проекте также принимают участие ученые: Эрин Ванг (Eryin Wang) из Университета Цинхуа, работающий над докторской диссертацией на ALS в Лаборатории Беркли, а также другие исследователи из Университета Цинхуа, включая Шуюн Чжоу Хао Дин (Shuyun Zhou Hao Ding) и Кси Чен (Xi Chen). Финансирование исследований было обеспечено Национальным фондом естественных наук Китая.
Читайте также:
Cоздан первый самособирающийся квантовый «жесткий диск»
Квантовые компьютеры будут полезны в обработке данных
Тесты подтвердили высокую производительность и эффективность квантовых компьютеров D-Wave
В России совершен прорыв в области квантовых компьютеров
Google и NASA купили квантовый компьютер D-Wave для искусственного разума
Сделан еще один серьезныцй шаг на пути к квантовым компьютерам
Создано барабанное ОЗУ для квантового компьютера
Физики разработали фотонный квантовый компьютер
Источник: EE Times