Avancerad, feltoleranta kvantdatorer kan vara närmare räckhåll än forskare har beräknat, enligt nya framsteg som rapporterats av Johns Hopkins-forskare i en ny studie som nyligen publicerades i Fysiska granskningsbrev .

Forskarna byggde på sin tidigare studie om sökandet efter grundläggande byggstenar av material som kallas supraledare med spin-triplett-parning, som ansågs vara mycket sällsynta. Den sällsynta egenskapen hos spin-triplett-parning kan ge upphov till ett exotiskt elektroniskt tillstånd som kallas Majorana-fermioner, som kan användas som feltoleranta kvantbitar, en grundläggande arbetsenhet för blivande kvantdatorer som så småningom kan ersätta de brusbenägna prototyperna som utvecklas av Google och IBM.

En stor vägspärr är sällsyntheten hos det triplettparande supraledande materialet. För att göra saker ännu svårare, supraledning och dess underliggande parningsmekanism är notoriskt kända som de få fysiska egenskaperna som inte kan beräknas eller förutsägas. Materialsökningen måste till stor del fortgå på ett noggrant försök-och-fel-sätt, oaktat av någon teoretisk vägledning.

Det nya fyndet fokuserar på en viss typ av kristall, en icke-centrosymmetrisk supraledare. Till skillnad från de flesta vanliga kristallina material som visar inversionssymmetri, det är, en kristallstruktur som inte går att särskilja med sin inversionsbild, denna speciella klass av material bryter inversionssymmetri, uppvisar en inversionsbild som är särskiljande från sig själv. Denna låga symmetri förutsägs indikera närvaron av den annars svårfångade spin-triplett-parningen. Dessa "låga" material utgör en potentiell rik gruva av kvantdatorbyggande material. Dock, avgörande bevis för spin-triplett-parning i dessa kristaller har saknats.

Med hjälp av en ny experimentell metod, Hopkins-forskarna undersökte en prototyp av denna supraledare, a-BiPd. Deras experiment fann närvaron av den mycket ovanliga halvheltalskvantiseringen av magnetiskt flöde i polykristallina ringar av α-BiPd, som omfattar rökning-gun bevis för spin-triplett parning.

Detta nya fynd målar upp en lovande och uppmuntrande framtid när fler byggstensmaterial kommer fram från material med låg symmetri. Den berikade materialportföljen skulle kunna påskynda utvecklingen av feltoleranta kvantdatorer, och i en längre framtid, inleda kvantdatorer för allmänna ändamål som kan nå vanliga människor.