Квантовый компьютер без сбоев: что удалось создать физикам

Можно ли создать квантовый компьютер, который будет не просто мощным, но и устойчивым к ошибкам? Ответ на этот вопрос становится всё ближе: физикам удалось получить редкий тип сверхпроводимости, обладающий уникальной устойчивостью — топологическую.

Фото: https://commons.wikimedia.org by European Space Agency, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

Квантовый компьютер

Что такое топологическая сверхпроводимость

В основе открытия лежат материалы с необычным поведением электронов. В так называемых топологических изоляторах электроны могут свободно двигаться по поверхности, избегая рассеяния в объеме. Это делает направление их движения чётко определённым, а сами материалы — идеальными кандидатами на роль кубитов, фундаментальных элементов квантовых вычислений.

Проблема в том, что кубиты крайне чувствительны к внешнему воздействию. Однако топологическая сверхпроводимость может изменить правила игры, сделав квантовые системы стабильнее и надёжнее.

Опыт на грани возможного

Команда из Нью-Йоркского университета исследовала переход между двумя состояниями сверхпроводимости — обычным и топологическим.

Для этого они использовали джозефсоновский контакт: два сверхпроводника (алюминий и арсенид индия), разделённые тонким слоем диэлектрика. Такой контакт позволяет точно измерить энергетический барьер между состояниями.

Их расчёты позволили глубже понять, как именно возникает новое топологическое состояние — и как его можно контролировать.

Ключ к устойчивым квантовым системам — майорановские фермионы

Особое внимание ученые уделили майорановским фермионам — частицам, которые одновременно являются своими античастицами. Именно они считаются лучшими кандидатами на роль устойчивых кубитов. Но до недавнего времени их существование в устойчивом виде оставалось лишь теорией.

Теперь же расчёты и эксперименты физиков дают реальную надежду: они приближают создание двумерных платформ, на которых майорановские фермионы смогут проявиться.

Что это значит для технологий

Создание стабильных топологических платформ откроет путь к разработке масштабируемых квантовых компьютеров с высокой скоростью и защитой от ошибок. А значит — революция в вычислениях становится реальностью.

Уточнения

Сверхпроводи́мость - свойство некоторых материалов проводить электрический ток без затухания, сопровождающееся одновременным полным или частичным вытеснением магнитного поля из объёма сверхпроводника (явлением, известным как эффект Мейснера).