ABD süper iletkende çığır açtı, kuantum sıçraması için yeni malzeme yarattı.

Amerika Birleşik Devletleri'nde bir grup bilim insanı süper iletkenler alanında kayda değer bir dönüm noktasına ulaştı. Bu ilerlemenin kuantum hesaplamanın geleceği açısından önemli sonuçları olabilir.

Araştırma, kuantum hesaplamayı dönüştürme ve potansiyel olarak “topolojik süper iletken” olarak işlev görme potansiyeline sahip yeni bir süper iletken malzemenin geliştirilmesini detaylandırıyor.

Topolojik süper iletken, süper iletkenlik (sıfır elektrik direnci) sergileyen ve aynı zamanda şekli veya topolojisi ile ilgili benzersiz özelliklere sahip özel bir malzeme türüdür.

Araştırmacılar bir basın açıklamasında, “Topolojik bir süper iletken, kuantum bilgisini taşımak ve verileri sağlam bir şekilde işlemek için bir elektronun veya deliğin (bir delik pozitif yüklü bir elektron gibi davranır) delokalize edilmiş bir durumunu kullanır” dedi.

Bu, çeşitli girişim biçimlerine karşı önemli bir duyarlılık sergileyen sağlam kuantum bilgisayarların geliştirilmesi için gereklidir.

Ekibe liderlik eden fizik ve astronomi doçenti Peng Wei, “Malzememiz daha ölçeklenebilir ve güvenilir kuantum hesaplama bileşenleri geliştirmek için umut verici bir aday olabilir” dedi.

Araştırmacılar, kiral ve manyetik olmayan özellikleriyle bilinen bir malzeme olan trigonal tellür ile ince bir altın film üzerinde üretilen bir yüzey durumu süper iletkenini birleştirdi.

Bu yenilikçi kombinasyon, onu geleneksel süper iletkenlerden ayıran ayırt edici özelliklere sahip iki boyutlu bir arayüz süper iletkeni ile sonuçlandı.

Wei, “Kiral malzeme ile altın arasında çok temiz bir arayüz oluşturarak, iki boyutlu bir arayüz süper iletkeni geliştirdik” diye vurguladı.

Trigonal tellürün kiralitesi, yani ayna görüntüsünün üzerine bindirilememesi, süper iletkene benzersiz bir unsur katıyor. Dahası, kiral malzeme ile altın arasındaki arayüzey elverişli bir ortam oluşturuyor.

Wei, “Arayüz süper iletkeni, spin enerjisinin geleneksel süper iletkenlerdekinden altı kat daha fazla olduğu bir ortamda yaşadığı için benzersizdir” dedi.

Bu amplifikasyon, spin kuantum bitleri veya kübitler üretmek için arayüzdeki uyarımları kullanma potansiyeli yaratıyor. Bağlam açısından, bunlar kuantum bilgisayarlardaki temel kuantum bilgi birimleridir.

Bu keşfin sonuçları, klasik bilgisayarların yeteneklerinin ötesindeki karmaşık sorunları ele almak için kuantum mekaniği ilkelerini kullanan ve hızla gelişen kuantum hesaplama alanına kadar uzanmaktadır.

Araştırmacılar yüksek kaliteli, düşük kayıplı mikrodalga rezonatörlerini başarıyla inşa ettiler. Bunlar, endüstride yaygın olarak kullanılanlardan önemli ölçüde daha ince malzemeler kullanılarak kuantum bilgisayarların temel bileşenleridir.

“Bunu, kuantum bilgisayar endüstrisinde tipik olarak kullanılanlardan bir büyüklük sırası daha ince malzemeler kullanarak başardık. Düşük kayıplı mikrodalga rezonatörleri kuantum bilgisayarların kritik bileşenleridir ve düşük kayıplı süper iletken kübitlere yol açabilir” diyen Wei, bu başarının önemini vurguladı.

Wei ayrıca kuantum hesaplamadaki temel zorluğun, bir kübit sistemi içindeki kuantum bilgisinin bozulması ya da dekoheransın azaltılmasında yattığının altını çizdi.

Bir kuantum sisteminin çevresiyle etkileşimi sonucunda kırılgan kuantum bilgisini kaybetmesi olgusu olan dekoherans, pratik kuantum bilgisayarların geliştirilmesinde önemli bir engel teşkil etmektedir.