متریال جدید برای کیوبیت های ابررسانا

دانشمندان با استفاده از یکی از قوی‌ترین میکروسکوپ‌های کوانتومی جهان به کشفی دست یافته‌اند که می‌تواند پیامدهای مهمی برای آینده محاسبات داشته باشد. محققان آزمایشگاه گروه ماده کوانتومی ماکروسکوپی در دانشگاه کالج کورک (UCC) یک حالت ابررسانا با مدلاسیون فضایی را در یک ابررسانای جدید و غیرمعمول دیتلورید اورانیوم (UTe2) کشف کردند. این ابررسانای جدید ممکن است راه حلی برای یکی از بزرگترین چالش های محاسبات کوانتومی ارائه دهد. یافته های آنها در مجله معتبر Nature منتشر شده است.

ابررساناها مواد شگفت انگیزی هستند که خواص عجیب و غریب و غیرمعمول زیادی دارند. معروف ترین آنها اجازه می دهند الکتریسیته با مقاومت صفر جریان یابد. یعنی اگر جریانی را از آنها عبور دهید، شروع به گرم شدن نمی کنند، در واقع، با وجود حمل جریان عظیم، هیچ انرژی را از بین نمی برند. آنها می توانند این کار را انجام دهند زیرا به جای اینکه تک تک الکترون ها در فلز حرکت کنند، ما جفت الکترون هایی داریم که به یکدیگر متصل می شوند. این جفت الکترون ها با هم سیال مکانیکی کوانتومی ماکروسکوپی را تشکیل می دهند.

آنچه تیم آنها دریافتند این بود که برخی از جفت‌های الکترون ساختار بلوری جدیدی را تشکیل می‌دهند که در این سیال پس‌زمینه جاسازی شده است. این نوع حالت ها برای اولین بار توسط گروه آنها در سال 2016 کشف شد و اکنون امواج جفت الکترون-دانسیته (Electron-Pair Density Waves) نامیده می شوند. این امواج چگالی جفتی شکل جدیدی از ماده ابررسانا هستند که آنها هنوز در حال کشف خواص آن هستند.

به نظر می‌رسد UTe2 نوع جدیدی از ابررسانا است. فیزیکدانان نزدیک به 40 سال است که به دنبال ماده ای مانند آن هستند. به نظر می رسد جفت الکترون ها دارای تکانه زاویه ای ذاتی هستند. و این ماده اولین موج جفت چگالی است که از این جفت‌های عجیب و غریب الکترون‌ها تشکیل شده است. در مورد UTe2 تاکنون تحقیقات زیادی انجام شده است که شواهد نشان می‌دهد که یک ابررسانا است که ممکن است به عنوان مبنایی برای محاسبات کوانتومی توپولوژیکی استفاده شود. در چنین موادی هیچ محدودیتی در طول عمر کیوبیت در طول محاسبات وجود ندارد و راه های جدیدی را برای رایانه های کوانتومی پایدارتر و مفیدتر باز می کند. در واقع، مایکروسافت تاکنون میلیاردها دلار در محاسبات کوانتومی توپولوژیکی سرمایه‌گذاری کرده است

لینک مقاله:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05919-7