Новое сверхпроводящее вещество, обнаруженное исследователями, обладает характеристиками, делающими его перспективным для использования в качестве кубитов в квантовых вычислениях.
В отличие от классических компьютеров, квантовый компьютер обрабатывает информацию с помощью кубитов, которые, в отличие от битов, могут находиться в трех состояниях: «0», «1» и их суперпозиции. Это обеспечивает квантовому вычислительному устройству значительно большую мощность и открывает возможности для решения сложных задач, повышения безопасности шифрования данных и ускорения прогнозов, например, при распространении вирусов.
В новом исследовании ученые обнаружили, что кольцо β-Bi2В естественных условиях сплав палладия и бета-формы висмута может находиться в двух различных состояниях, даже если отсутствует внешнее магнитное поле. Для формирования суперпозиции в ранее изученных материалах необходимы особые условия: либо экстремально низкие или высокие температуры, либо очень сильные магнитные поля. В новом материале электроны способны двигаться по часовой стрелке, против часовой стрелки и одновременно в двух направлениях по кольцевой траектории.
По мнению ученых, следующим этапом станет поиск майорановских фермионов в новом материале. Эти частицы являются одновременно частицами и античастицами и требуются для создания топологических квантовых компьютеров — устройств следующего поколения, которые будут значительно стабильнее и надежнее современных прототипов.
Майорановские фермионы могут возникать в специфическом типе сверхпроводника, известного как спин-триплетный сверхпроводник. В нем электроны образуют пары, характеризующиеся параллельным выравниванием их спинов. Этот материал долгое время оставался недоступным для исследователей. Однако, благодаря серии проведенных экспериментов, физикам удалось установить, что тонкие пленки β-Bi 2Материалы на основе Pd демонстрируют уникальные характеристики, критически важные для развития квантовых вычислений.
Хотя ученые еще не обнаружили внутренний спин-триплетный сверхпроводник, который был бы необходим для развития квантовых вычислений, авторы новой работы выражают надежду, что выявление уникальных свойств в их исследуемом материале может способствовать обнаружению майорановских фермионов в будущем.