Квантовые компьютеры с возможностью выполнять сложные расчеты, шифрования данных, более надежно и более быстро прогнозировать распространение вирусов, может быть станет легче, благодаря новому открытию исследователи из Университета Джона Хопкинса.
«Мы обнаружили, что определенного сверхпроводящего материала содержит специальные свойства, которые могли бы заложить фундамент для технологий будущего», — говорит Yufan ли, постдокторант в отделе физики и астрономии в Университете Джонса Хопкинса и статьи первым автором.
Результаты будут опубликованы 11 октября в науку.
Сегодня компьютеры используют биты, в лице электрического напряжения или тока импульса, для хранения информации. Биты существовать в двух состояниях, либо «0» или «1». Квантовые компьютеры, основанные на законах квантовой механики, используют квантовые биты, или кубиты, которые не только использовать два государства, но в суперпозиции двух состояний.
Эта способность использовать такие кубиты делает квантовые компьютеры гораздо более мощные, чем существующие компьютеры при решении определенных типов задач, например тех, которые касаются искусственного интеллекта, разработки лекарственных средств, криптографии, финансовое моделирование и прогнозирование погоды.
Известный пример кубит-это кот Шредингера, гипотетическая кошка, которая может быть одновременно мертвым и живым.
«Более реалистичной, ощутимой реализацией кубита может быть кольцо из сверхпроводящего материала, известного как поток кубит, где два государства с по часовой стрелке и против часовой стрелки-текут электрические токи могут существовать одновременно», — сказал чиа-Линг Цзянь, профессор физики Университета Джона Хопкинса, и другой автор на бумаге. Для того, чтобы существовать между двумя государствами, кубиты, используя традиционные сверхпроводники требуют очень точного внешнего магнитного поля, приложенного на каждый кубит, что делает их трудно работать на практике.
В новом исследовании, Ли и его коллеги обнаружили, что кольцо β-Bi2Pd уже естественно существует между двумя государствами в отсутствие внешнего магнитного поля. Ток может циркулировать по сути, как по часовой, так и против часовой стрелки, одновременно, через кольцо β-Bi2Pd.
Добавляет ли: «кольцо β-Bi2Pd уже существует в идеальном состоянии и не требует никаких дополнительных изменений для работы. Это может быть игра-чейнджер».
Следующий шаг, говорит ли, искать майорановские фермионы в β-Bi2Pd; майорановские фермионы-это частицы, которые также Анти-частицы сами по себе и нужны для следующего уровня нарушения-устойчивые квантовые компьютеры: топологические квантовые компьютеры.
Майорановские фермионы в зависимости от специальный тип сверхпроводящего материала-так называемый спин-триплетных сверхпроводников с двумя электронами в каждой паре выравнивая их вращения параллельно … что до сих пор неуловимой для ученых. Теперь, проведя серию экспериментов, Ли и его коллеги обнаружили, что тонкие пленки из β-Bi2Pd имеют специальные свойства, необходимые для будущего квантовых вычислений.
Ученым еще предстоит открыть собственный спин-триплетных сверхпроводников, необходимых для продвижения квантовых вычислений вперед, но Ли надеется, что открытие β-Bi2Pd особые свойства, что приведет к установлению майорановские фермионы в материале далее.
«В конечном счете, цель состоит в том, чтобы найти и затем манипулировать фермионов Майораны, который является ключом к достижению отказоустойчивые квантовые вычисления для по-настоящему все возможности квантовой механики», — говорит Ли.
Другие авторы по этой статье, относятся Xiaoying Сюй из Университета Джона Хопкинса; и М.-Н. Ли и М.-В. Чу из Национального университета Тайваня.
Министерство энергетики США, основной энергии наук (DESC0009390) предоставил финансирование для этой работы.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!