science >> Wetenschap >  >> Fysica

Zeldzame supergeleider kan van vitaal belang zijn voor quantum computing

Krediet:CC0 Publiek Domein

Onderzoek geleid door de Universiteit van Kent en het STFC Rutherford Appleton Laboratory heeft geleid tot de ontdekking van een nieuwe zeldzame topologische supergeleider, LaPt3P. Deze ontdekking kan van enorm belang zijn voor de toekomstige operaties van kwantumcomputers.

Supergeleiders zijn essentiële materialen die elektriciteit kunnen geleiden zonder enige weerstand wanneer ze onder een bepaalde temperatuur worden gekoeld, waardoor ze zeer wenselijk zijn in een samenleving die haar energieverbruik moet verminderen.

Supergeleiders manifesteren kwantumeigenschappen op de schaal van alledaagse objecten, waardoor ze zeer aantrekkelijke kandidaten zijn voor het bouwen van computers die kwantumfysica gebruiken om gegevens op te slaan en computerbewerkingen uit te voeren, en kan bij bepaalde taken zelfs de beste supercomputers ver overtreffen. Als resultaat, er is een toenemende vraag van toonaangevende technologiebedrijven zoals Google, IBM en Microsoft gaan op industriële schaal kwantumcomputers maken met behulp van supergeleiders.

Echter, de elementaire eenheden van kwantumcomputers (qubits) zijn extreem gevoelig en verliezen hun kwantumeigenschappen door elektromagnetische velden, hitte en botsingen met luchtmoleculen. Bescherming hiertegen kan worden bereikt door veerkrachtiger qubits te maken met behulp van een speciale klasse van supergeleiders, topologische supergeleiders genaamd, die naast supergeleiders ook beschermde metalen toestanden op hun grenzen of oppervlakken herbergen.

Topologische supergeleiders, zoals LaPt3P, nieuw ontdekt door muon spin-relaxatie-experimenten en uitgebreide theoretische analyse, zijn uitzonderlijk zeldzaam en zijn van enorme waarde voor de toekomstige industrie van quantum computing.

Om ervoor te zorgen dat de eigenschappen monster- en instrumentonafhankelijk zijn, twee verschillende sets monsters werden bereid in de Universiteit van Warwick en in ETH Zürich. Muon-experimenten werden vervolgens uitgevoerd in twee verschillende soorten muonfaciliteiten:in de ISIS Pulsed Neutron and Muon Source in het STFC Rutherford Appleton Laboratory en in PSI, Zwitserland.

Dr. Sudeep Kumar Ghosh, Leverhulme Early Career Fellow bij Kent en Principle Investigator zeiden:"Deze ontdekking van de topologische supergeleider LaPt3P heeft een enorm potentieel op het gebied van kwantumcomputing. De ontdekking van zo'n zeldzaam en gewenst onderdeel toont het belang aan van muon-onderzoek voor de dagelijkse wereld om ons heen. "