Kohti vikasietoisia kubitteja

Kvanttitietokoneiden kehittäminen riippuu vakaan kubittiverkon rakentamisesta informaation tallentamista, sen luentaa ja laskentaa varten.

Vikasietoisten kubittien kehittäminen voisi olla lopullinen ratkaisu tähän haasteeseen.

Washingtonin yliopiston tutkijoiden ja insinöörien johtama ryhmä on ilmoittanut merkittävästä edistyksestä tässä tehtävässä.

He ovat havainneet merkkejä "fraktionaalisesta kvanttianomaalisesta Hall tilasta (FQAH). Löydöt merkitsevät ensimmäistä ja lupaavaa askelta vikasietoisen kubitin rakentamisessa, koska FQAH-tilat voivat isännöidä anyoneita - outoja "kvasihiukkasia", joilla on vain murto-osa elektronin varauksesta. Joitakin anyonityyppejä voidaan tulevaisuudessa käyttää "topologisesti suojattujen" kubittien tekemiseen, jotka ovat vakaita kaikenlaisia pieniä paikallisia häiriöitä vastaan.

"Tämä todella perustaa uuden paradigman kvanttifysiikan tutkimiseen fraktio-murto-herätteillä tulevaisuudessa", sanoi näiden löytöjen takana oleva johtava tutkija Xiaodong Xu.

Tutkijatiimi näkee järjestelmänsä tehokkaana alustana kehittää syvempää ymmärrystä anyoneista, jolla on erilaisia ominaisuuksia kuin jokapäiväisillä hiukkasilla, kuten elektroneilla. Anyonit ovat kvasihiukkasia - tai hiukkasten kaltaisia "viritteitä" -, jotka voivat toimia elektronin murto-osina.

Tällaisen eksoottisen aineen faasin isännöiminen vaati tutkijoita rakentamaan keinotekoisen hilan, jolla oli eksoottisia ominaisuuksia. He pinosivat kaksi atomisesti ohutta puolijohdemateriaalin molybdeenidelluridia (MoTe2) hiutaleita pieniin keskinäisiin "kiertymiskulmiin" suhteessa toisiinsa. Tämä konfiguraatio muodosti synteettisen "hunajakennohilan" elektroneille.

Kun tutkijat jäähdyttivät pinotut viipaleet muutaman asteen absoluuttisen nollan yläpuolelle, järjestelmään syntyi luontainen magnetismi, joka korvaa vahvan magneettikentän, jota tyypillisesti tarvitaan murtokvantti Hall-tilan tuottamiseksi. Käyttämällä lasereita antureina tutkijat havaitsivat FQAH-ilmiön merkkejä, mikä on merkittävä askel eteenpäin anyonien voiman vapauttamisessa kvanttilaskentaa varten.

Tulevaisuudessa kokeellisen järjestelmänsä kanssa tutkijat toivovat löytävänsä vieläkin eksoottisemman version tämäntyyppisistä kvasihiukkasista eli "ei-Abelilaisia" anyoneja, joita voitaisiin käyttää topologisina kubitteina.

Tiimi toivoo, että heidän lähestymistapaansa käyttämällä ei-abelilaiset anyonit odottavat löytämistään.

Aiheesta aiemmin:

Kohti topologista kvanttilaskentaa

Kvanttimaailma on oudompi kuin luulimme