Stabilitas komputer kuantum ditingkatkan oleh superkonduktor topologi baru

Para peneliti di Penn State telah memelopori superkonduktor topologi mutakhir yang meningkatkan stabilitas komputer kuantum — batasan utama teknologi.

Tim menemukan cara baru untuk menggabungkan dua bahan – superkonduktor lapisan tunggal dan isolator topologi – dengan sifat listrik khusus. Kombinasi ini menyediakan platform yang ideal untuk menyelidiki jenis superkonduktivitas yang tidak biasa yang dikenal sebagai superkonduktivitas topologi, yang dapat membuka jalan bagi komputer kuantum topologi yang jauh lebih stabil daripada teknologi konvensional.

Riset timCrossover dari Superkonduktivitas Epitaxial VB tipe Ising- ke Rashpa2se3/ lapisan tunggal NbSe2 struktur heterogendi Bahan alam.

Pengembangan superkonduktor topologi

Superkonduktor digunakan dalam berbagai teknologi, termasuk magnet kuat, sirkuit digital, dan pencitraan. Mereka memungkinkan arus listrik untuk melewati tanpa hambatan. Sebaliknya, isolator topologi adalah film tipis dengan ketebalan hanya beberapa atom yang membatasi pergerakan elektron, menghasilkan sifat yang unik. Peneliti Penn State telah mengembangkan metode untuk memasangkan kedua bahan tersebut.

Cui-Zu Chang, asisten profesor fisika di Penn State dan tim peneliti utama berkomentar: “Masa depan Statistik Kuantitatif Ini didasarkan pada jenis bahan yang kami sebut superkonduktor topologi, yang dapat dibentuk dengan menggabungkan isolator topologi dan superkonduktor, tetapi proses sebenarnya untuk menggabungkan kedua bahan ini sulit.

“Dalam penelitian ini, kami menggunakan teknik yang disebut epitaksi berkas molekuler untuk merakit film isolator topologi dan superkonduktor dan menciptakan struktur heterogen dua dimensi yang merupakan platform yang sangat baik untuk mengeksplorasi fenomena superkonduktivitas topologi.”

Upaya sebelumnya untuk menggabungkan dua bahan telah menghasilkan hasil yang buruk, karena superkonduktivitas dalam film tipis biasanya menghilang setelah lapisan isolasi topologi tumbuh di atasnya. Para ahli mampu menerapkan film isolasi topologi ke superkonduktor tiga dimensi “longgar” dan mempertahankan sifat-sifat kedua bahan. Namun, aplikasi superkonduktor topologi, seperti chip berdaya rendah untuk smartphone dan komputer kuantum, harus dua dimensi.

READ  Bentuk kehidupan pertama di Mars bisa memiliki 'efek pemanasan global yang merugikan' - membuat planet ini tidak ramah dan menyebabkan kepunahannya

Para peneliti mengatasi masalah ini untuk membuat superkonduktor topologi dua dimensi dengan menumpuk lapisan isolasi topologi yang terbuat dari bismut selenide (Bi2Se3) dengan ketebalan yang berbeda pada film superkonduktor yang terdiri dari monolayer niobium diselenide (NbSe2). Tim berhasil mempertahankan sifat topologi dan superkonduktor dengan mensintesis struktur heterogen pada suhu yang sangat rendah.

“Dalam superkonduktor, elektron membentuk ‘pasangan Cooper’ dan dapat mengalir dengan resistansi nol, tetapi medan magnet yang kuat dapat mematahkan pasangan tersebut,” jelas Hemian Yi, peneliti postdoctoral dengan Zhang Research Group di Penn State dan penulis pertama makalah ini.

“Film superkonduktor lapisan tunggal yang kami gunakan dikenal sebagai ‘superkonduktivitas tipe Ising’, yang berarti bahwa pasangan Cooper sangat kuat terhadap medan magnet dalam bidang. Kami juga berharap fase superkonduktor topologi yang terbentuk dalam struktur hetero kami menjadi kuat dalam hal ini. cara.” .

Memecahkan masalah stabilitas komputer kuantum

Para peneliti menemukan bahwa dengan memodifikasi ketebalan lapisan topologi, struktur heterogen bergeser dari superkonduktivitas tipe Ising (di mana putaran elektron tegak lurus dengan film) ke superkonduktivitas tipe Rashba (di mana putaran elektron sejajar dengan film). ). Mereka juga memperhatikan fenomena ini dalam perhitungan teoretis dan simulasi mereka.

Struktur heterogen ini mungkin menjadi platform yang ideal untuk menjelajahi fermion Majorana – partikel misterius yang akan membantu mengembangkan komputer kuantum topologi yang lebih stabil daripada versi teknologi sebelumnya.

Change menyimpulkan: “Ini adalah platform yang sangat baik untuk menjelajahi superkonduktivitas topologi, dan kami berharap dapat menemukan bukti superkonduktivitas topologi dalam pekerjaan kami yang sedang berlangsung. Setelah kami memiliki bukti kuat untuk superkonduktivitas topologi dan mendemonstrasikan fisika Majorana, maka sistem jenis ini dapat diadaptasi untuk komputasi kuantum dan aplikasi lainnya.” “

READ  Hampir semua pasien COVID-19 tidak divaksinasi di rumah sakit di New Mexico

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *