Een team van natuurkundigen heeft een nieuwe staat van materie ontdekt - een doorbraak die veelbelovend is voor het vergroten van de opslagmogelijkheden in elektronische apparaten en het verbeteren van kwantumcomputing.

"Ons onderzoek is erin geslaagd experimenteel bewijs te onthullen voor een nieuwe toestand van materie - topologische supergeleiding, " zegt Javad Shabani, een assistent-professor natuurkunde aan de New York University. "Deze nieuwe topologische toestand kan worden gemanipuleerd op manieren die zowel de berekening in kwantumcomputing versnellen als de opslag vergroten."

De vondst, gerapporteerd in een paper over arXiv, werd uitgevoerd met Igor Zutic aan de Universiteit van Buffalo en Alex Matos-Abiague aan de Wayne State University.

Het werk concentreert zich op kwantumcomputing - een methode die berekeningen kan maken met aanzienlijk hogere snelheden dan conventionele computers. Dit komt omdat conventionele computers digitale bits verwerken in de vorm van nullen en enen, terwijl kwantumcomputers kwantumbits (qubits) inzetten om elke waarde tussen 0 en 1 in tabelvorm te brengen. de capaciteit en snelheid van gegevensverwerking exponentieel verhogen.

In hun onderzoek hebben Shabani en zijn collega's analyseerden een overgang van de kwantumtoestand van zijn conventionele toestand naar een nieuwe topologische toestand, het meten van de energiebarrière tussen deze toestanden. Ze vulden dit aan door de kenmerkende kenmerken van deze overgang direct te meten in de ordeparameter die de nieuwe topologische supergeleidingsfase regelt.

Hier, ze richtten het onderzoek op Majorana-deeltjes, die hun eigen antideeltjes zijn - stoffen met dezelfde massa, maar met de tegenovergestelde fysieke lading. Wetenschappers zien waarde in Majorana-deeltjes vanwege hun potentieel om kwantuminformatie op te slaan in een speciale rekenruimte waar kwantuminformatie wordt beschermd tegen omgevingsgeluid. Echter, er is geen natuurlijk gastheermateriaal voor deze deeltjes, ook bekend als Majorana-fermionen. Als resultaat, onderzoekers hebben geprobeerd platforms te ontwikkelen, d.w.z. nieuwe vormen van materie - waarop deze berekeningen konden worden uitgevoerd.

"De nieuwe ontdekking van topologische supergeleiding in een tweedimensionaal platform maakt de weg vrij voor het bouwen van schaalbare topologische qubits om niet alleen kwantuminformatie op te slaan, maar ook om de kwantumtoestanden te manipuleren die vrij zijn van fouten, ’ merkt Shabani op.