Kvantdatorer kommer att behandla betydligt mer information på en gång jämfört med dagens datorer. Men byggstenarna som innehåller denna information - kvantbitar, eller "qubits" - är alldeles för känsliga för sin omgivning för att fungera tillräckligt bra just nu för att bygga en praktisk kvantdator.

Lång historia kort, qubits behöver ett bättre immunförsvar innan de kan växa upp.

Ett nytt material, konstruerad av forskare från Purdue University till en tunn remsa är ett steg närmare att "immunisera" qubits mot buller, såsom värme och andra delar av en dator, som stör hur bra de håller information. Verket visas i Fysiska granskningsbrev .

Den tunna remsan, kallas ett "nanoribbon, "är en version av ett material som leder elektrisk ström på dess yta men inte på insidan - kallad" topologisk isolator " - med två superledare elektriska ledningar för att bilda en enhet som kallas en" Josephson -korsning ".

I en kvantdator, en qubit "trasslar ihop" med andra qubits. Det betyder att läsning av kvantinformationen från en qubit automatiskt påverkar resultatet från en annan, oavsett hur långt ifrån varandra de är.

Utan trassel, de snabba beräkningarna som skiljer kvantberäkningen kan inte hända. Men trassel och qubits kvantitet är också känsliga för buller, så de behöver extra skydd.

En topologisk isolator nanoribbon Josephson junction device är ett av många alternativ forskare har undersökt för att bygga mer motståndskraftiga qubits. Denna motståndskraft kan komma från speciella egenskaper skapade genom att leda en överström på ytan av en topologisk isolator, där en elektrons snurr är låst till momentum.

Problemet hittills är att en överström tenderar att läcka in i insidan av topologiska isolatorer, förhindrar att den rinner helt på ytan.

För att bli mer motståndskraftig, topologiska qubits behöver superströmmar för att strömma genom ytkanalerna på topologiska isolatorer.

"Vi har utvecklat ett material som är riktigt rent, i den meningen att det inte finns några ledande tillstånd i huvuddelen av den topologiska isolatorn, "sa Yong Chen, en Purdue -professor i fysik och astronomi och i el- och datorteknik, och direktören för Purdue Quantum Science and Engineering Institute. "Superledning på ytan är det första steget för att bygga dessa topologiska kvantberäkningsenheter baserade på topologiska isolatorer."

Morteza Kayyalha, en tidigare doktorand student i Chens laboratorium, kan visa att superströmmen sveper hela vägen runt det nya topologiska isolatorn nanoribbon vid temperaturer 20 procent lägre än den "kritiska temperaturen, "när korsningen blir supraledande. Experimentet genomfördes i samarbete med laboratoriet av Leonid Rokhinson, en Purdue -professor i fysik och astronomi.

"Det är känt att när temperaturen sjunker, supraledningen förbättras, "Chen sa." Det faktum att mycket mer överström flödade vid ännu lägre temperaturer för vår enhet var ett bevis på att den flyter runt dessa skyddande ytor. "