Med sina överlägsna egenskaper kan topologiska qubits hjälpa till att uppnå ett genombrott i utvecklingen av en kvantdator designad för universella tillämpningar. Hittills har ingen ännu lyckats entydigt demonstrera en kvantbit, eller kort sagt qubit, av det här slaget i ett labb. Men forskare från Forschungszentrum Jülich har nu gått en bit på vägen för att göra detta till verklighet. För första gången lyckades de integrera en topologisk isolator i en konventionell supraledande qubit. Lagom till "World Quantum Day" den 14 april kom deras nya hybrid-qubit upp på omslaget till det senaste numret av tidskriften Nano Letters .

Kvantdatorer betraktas som framtidens datorer. Med hjälp av kvanteffekter lovar de att leverera lösningar för mycket komplexa problem som inte kan bearbetas av konventionella datorer inom en realistisk tidsram. Den utbredda användningen av sådana datorer är dock fortfarande långt borta. Nuvarande kvantdatorer innehåller i allmänhet bara ett litet antal qubits. Det största problemet är att de är mycket benägna att fel. Ju större systemet är, desto svårare är det att helt isolera det från sin omgivning.

Många förhoppningar finns därför på en ny typ av kvantbitar – den topologiska kvantbiten. Detta tillvägagångssätt eftersträvas av flera forskargrupper samt företag som Microsoft. Denna typ av qubit uppvisar den speciella egenskapen att den är topologiskt skyddad; den speciella geometriska strukturen hos supraledarna såväl som deras speciella elektroniska materialegenskaper säkerställer att kvantinformation behålls. Topologiska qubits anses därför vara särskilt robusta och till stor del immuna mot externa källor till dekoherens. De verkar också möjliggöra snabba kopplingstider som är jämförbara med de som uppnås med de konventionella supraledande qubits som används av Google och IBM i nuvarande kvantprocessorer.

Det är dock ännu inte klart om vi någonsin kommer att lyckas med att faktiskt producera topologiska qubits. Detta beror på att en lämplig materialbas fortfarande saknas för att experimentellt generera de speciella kvasipartiklar som krävs för detta utan tvekan. Dessa kvasipartiklar är också kända som Majorana-tillstånd. Fram till nu har de bara kunnat demonstreras entydigt i teorin, men inte i experiment. Hybrid qubits, som de nu har konstruerats för första gången av forskargruppen ledd av Dr. Peter Schüffelgen vid Peter Grünberg Institute (PGI-9) i Forschungszentrum Jülich, öppnar nu upp nya möjligheter inom detta område. De innehåller redan topologiska material på avgörande punkter. Därför ger denna nya typ av hybrid qubit forskare en ny experimentell plattform för att testa beteendet hos topologiska material i mycket känsliga kvantkretsar. + Utforska vidare

Direkt mätning av elektriska egenskaper i ultratunna topologiska isolatorer