En visuell representation av en qubit, som kan existera samtidigt mellan två stater. Ett känt exempel på en qubit är Schrodingers katt, en hypotetisk katt som kan vara både död och levande. Liknande, en flux qubit, eller en ring tillverkad av ett supraledande material, kan få elektrisk ström att flöda både medurs och moturs samtidigt. Upphovsman:Yufan Li
Kvantdatorer med möjlighet att utföra komplexa beräkningar, kryptera data säkrare och snabbare förutsäga spridning av virus, kan vara inom räckhåll tack vare en ny upptäckt av Johns Hopkins forskare.
"Vi har funnit att ett visst supraledande material innehåller speciella egenskaper som kan vara byggstenarna för framtidens teknik, "säger Yufan Li, en postdoktor vid Institutionen för fysik och astronomi vid Johns Hopkins University och tidningens första författare.
Resultaten publiceras den 11 oktober Vetenskap .
Dagens datorer använder bitar, representerad av en elektrisk spänning eller strömpuls, för att lagra information. Bitar finns i två stater, antingen "0" eller "1." Kvantdatorer, baserat på kvantmekanikens lagar, använd kvantbitar, eller qubits, som inte bara använder två tillstånd, men en superposition av två stater.
Denna förmåga att använda sådana qubits gör kvantdatorer mycket kraftfullare än befintliga datorer när man löser vissa typer av problem, såsom de som rör artificiell intelligens, läkemedelsutveckling, kryptografi, finansiell modellering och väderprognos.
Ett känt exempel på qubit är Schrodingers katt, en hypotetisk katt som kan vara död och levande samtidigt.
"En mer realistisk, konkret implementering av qubit kan vara en ring gjord av supraledande material, känd som flux qubit, där två tillstånd med med- och moturs-flödande elektriska strömmar kan existera samtidigt, "säger Chia-Ling Chien, Professor i fysik vid Johns Hopkins University och en annan författare på tidningen. För att kunna existera mellan två stater, qubits som använder traditionella superledare kräver att ett mycket exakt externt magnetfält appliceras på varje qubit, vilket gör dem svåra att använda på ett praktiskt sätt.
I den nya studien, Li och kollegor fann att en ring av β-Bi 2 Pd existerar redan naturligt mellan två tillstånd i frånvaro av ett externt magnetfält. Strömmen kan i sig cirkulera både medurs och moturs, samtidigt, genom en ring av β-Bi 2 Pd.
Lägger till Li:"En ring av β-Bi 2 Pd finns redan i idealläget och kräver inga ytterligare ändringar för att fungera. Det här kan vara en spelväxlare. "
Nästa steg, säger Li, är att leta efter Majorana fermioner inom β-Bi 2 Pd; Majorana fermioner är partiklar som också är antipartiklar av sig själva och behövs för nästa nivå av störningsresistenta kvantdatorer:topologiska kvantdatorer.
Majorana fermioner är beroende av en speciell typ av supraledande material-en så kallad spin-triplet superledare med två elektroner i varje par som anpassar sina snurr parallellt-som hittills varit svårfångade för forskare. Nu, genom en rad experiment, Li och kollegor fann att tunna filmer av β-Bi 2 Pd har de speciella egenskaper som är nödvändiga för framtiden för kvantberäkning.
Forskare har ännu inte upptäckt den inneboende spin-triplet superledaren som behövs för att avancera kvantberäkningen framåt, men Li hoppas att upptäckten av β-Bi 2 PD:s speciella egenskaper, kommer att leda till att man hittar Majorana fermioner i materialet nästa.
"I sista hand, målet är att hitta och sedan manipulera Majorana fermioner, som är nyckeln till att uppnå feltoleranta kvantberäkningar för att verkligen släppa lös kvantmekanikens kraft, "säger Li.
