Квантовые компьютеры обрабатывают информацию с помощью кубитов, которые основаны на хрупких и короткоживущих квантово-механических состояниях. Для того чтобы сделать кубиты более устойчивыми и приспособленными для практических приложений, исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США работают над созданием новой системы материалов.
«Мы ищем новый путь для создания квантовых компьютеров с использованием новых материалов», — заявил Роберт Мур, научный сотрудник ORNL и один из руководителей исследования, опубликованного в журнале Advanced Materials. Его коллега и соавтор, Мэтью Бралек, также является научным сотрудником ORNL. Часть работы была поддержана Национальным научным фондом США.
Исследователи объединили сверхпроводник, который не оказывает сопротивления электрическому току, с топологическим изолятором, который имеет проводящие поверхности, но изолирующую внутреннюю часть. Это привело к созданию четкого интерфейса между тонкими кристаллическими пленками, имеющими разные симметрические расположения атомов.
Этот новый интерфейс может стать основой для изучения экзотической физики и формирования уникального квантового блока, который может стать превосходным кубитом для квантовых вычислений.
«Идея состоит в том, чтобы создавать кубиты с материалами, обладающими более устойчивыми квантово-механическими свойствами», — пояснил Мур. «Важно то, что мы научились контролировать электронную структуру топологического изолятора и сверхпроводника независимо друг от друга, что позволяет нам настраивать эту структуру на границе материалов».
Несмотря на достигнутый прогресс, остаются вызовы. «Нам необходимо улучшить материалы и лучше понять их на атомарном уровне», — добавил Мур. «Теперь мы знаем, как управлять материалами на уровне, необходимом для дальнейшего продвижения этой технологии».