Forskare har försökt i många år att bygga en kvantdator som industrin kan skala upp, men byggstenarna för kvantberäkning, qubits, är fortfarande inte tillräckligt robusta för att hantera den bullriga miljön om vad som skulle vara en kvantdator.

En teori som utvecklades för bara två år sedan föreslog ett sätt att göra qubits mer motståndskraftiga genom att kombinera en halvledare, indiumarsenid, med en superledare, aluminium, i en plan enhet. Nu, denna teori har fått experimentellt stöd i en enhet som också kan hjälpa skalning av qubits.

Denna kombination av halvledare-superledare skapar ett tillstånd av "topologisk supraledning, "som skulle skydda mot även små förändringar i en qubits miljö som stör dess kvantitet, ett känt problem som kallas "dekoherens".

Enheten är potentiellt skalbar på grund av dess plana "plana" yta - en plattform som industrin redan använder i form av kiselskivor för att bygga klassiska mikroprocessorer.

Arbetet, publicerad i Natur , leddes av Microsoft Quantum lab vid Niels Bohr Institute vid Köpenhamns universitet, som tillverkade och mätte enheten. Microsoft Quantum lab vid Purdue University växte halvledar-superledar heterostrukturen med hjälp av en teknik som kallas molekylär stråle epitaxy, och utförde inledande karakteriseringsmätningar.

Teoretiker från Station Q, ett Microsoft Research lab i Santa Barbara, Kalifornien, tillsammans med University of Chicago och Weizmann Institute of Science i Israel, deltog också i studien.

"Eftersom tekniken för plan halvledarutrustning har varit så framgångsrik inom klassisk hårdvara, flera metoder för att skala upp en kvantdator efter att ha byggt på den, "sa Michael Manfra, Purdue Universitys Bill and Dee O'Brien ordförande professor i fysik och astronomi, och professor i el- och datorteknik och materialteknik, som leder Purdues Microsoft Station Q -webbplats.

Dessa experiment visar att aluminium och indiumarsenid, när de sammanfördes för att bilda en enhet som kallas en Josephson -korsning, kan stödja Majorana nollägen, som forskare har förutspått besitter topologiskt skydd mot dekoherens.

Det är också känt att aluminium och indiumarsenid fungerar bra tillsammans eftersom en superström flyter bra mellan dem.

Detta beror på att till skillnad från de flesta halvledare, indiumarsenid har ingen barriär som hindrar elektronerna i ett material från att komma in i ett annat material. Den här vägen, supraledning av aluminium kan göra de översta lagren av indiumarsenid, en halvledare, supraledande, också.

"Enheten fungerar inte som en qubit ännu, men detta dokument visar att det har rätt ingredienser för att vara en skalbar teknik, "sa Manfra, vars laboratorium är specialiserat på att bygga plattformar för, och förstå fysiken, kommande kvantteknik.

Kombinera de bästa egenskaperna hos superledare och halvledare till plana strukturer, vilken bransch lätt kunde anpassa sig, kan leda till att göra kvantteknologi skalbar. Triljoner växlar, kallas transistorer, på en enda skiva tillåter för närvarande klassiska datorer att behandla information.

"Detta arbete är ett uppmuntrande första steg mot att bygga skalbar kvantteknik, "Sa Manfra.