Geavanceerd, fouttolerante kwantumcomputers zijn misschien dichterbij dan wetenschappers hadden voorspeld, volgens recente vorderingen gerapporteerd door Johns Hopkins-onderzoekers in een nieuwe studie die onlangs is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

De onderzoekers bouwden voort op hun eerdere onderzoek over de zoektocht naar basisbouwstenen van materialen die supergeleiders worden genoemd met spin-triplet-koppeling, die als zeer zeldzaam werden beschouwd. De zeldzame eigenschap van spin-triplet-koppeling kan aanleiding geven tot een exotische elektronische toestand genaamd Majorana-fermionen, die kunnen worden gebruikt als fouttolerante kwantumbits, een basiswerkeenheid voor toekomstige kwantumcomputers die uiteindelijk de ruisgevoelige prototypen die door Google en IBM worden ontwikkeld, kunnen vervangen.

Een belangrijke wegversperring is de zeldzaamheid van het triplet-parende supergeleidende materiaal. Om het nog moeilijker te maken, supergeleiding en het onderliggende koppelingsmechanisme staan ​​bekend als de weinige fysieke eigenschappen die niet kunnen worden berekend of voorspeld. De materiële zoektocht moet grotendeels op een nauwgezette manier van vallen en opstaan ​​plaatsvinden, zonder enige theoretische begeleiding.

De nieuwe bevinding richt zich op een bepaald type kristal, een niet-centrosymmetrische supergeleider. In tegenstelling tot de meeste gebruikelijke kristallijne materialen die inversiesymmetrie vertonen, dat is, een kristalstructuur die niet te onderscheiden is met zijn inversiebeeld, deze speciale materiaalklasse doorbreekt de inversiesymmetrie, het vertonen van een inversiebeeld dat zich onderscheidt van zichzelf. Er wordt voorspeld dat deze lage symmetrie de aanwezigheid van de anders ongrijpbare spin-triplet-paring aangeeft. Deze 'lage' materialen vormen een potentieel rijke schat aan materialen voor het bouwen van kwantumcomputers. Echter, beslissend bewijs van spin-triplet-paring in deze kristallen ontbrak.

Met behulp van een nieuwe experimentele methode, onderzochten de Hopkins-onderzoekers een prototype van deze supergeleider, α-BiPd. Hun experiment vond de aanwezigheid van de hoogst ongebruikelijke half-gehele kwantisering van magnetische flux in polykristallijne ringen van α-BiPd, die rookgeweerbewijs omvat voor spin-triplet-paren.

Deze nieuwe bevinding schetst een veelbelovende en bemoedigende toekomst wanneer meer bouwsteenmaterialen tevoorschijn komen uit materialen met een lage symmetrie. Het verrijkte materiaalportfolio zou de ontwikkeling van fouttolerante kwantumcomputers kunnen versnellen, en in de verdere toekomst, inluiden in quantum computing voor algemene doeleinden die gewone mensen zou kunnen bereiken.