Jakten på den perfekta kvantdatorn handlar ofta om en kamp mot bruset. Nu har forskare identifierat en ny mekanism för att skapa exotiska kvanttillstånd som kan fungera som en sköld för känslig information. Genom att manipulera balansen mellan grundämnen i ultratunna filmer har teamet öppnat dörren för betydligt mer pålitlig teknik.
Kvantdatorer lovar att revolutionera hur vi bearbetar information, men tekniken brottas fortfarande med stora utmaningar gällande stabilitet. Kvantinformation är notoriskt ömtålig och störs lätt av yttre brus, vilket leder till beräkningsfel.
I en ny studie publicerad i den ansedda tidskriften Nature Communications presenterar forskare från University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering och West Virginia University en upptäckt som kan vara nyckeln till att lösa dessa problem. Genom att fokusera på materialens minsta beståndsdelar har de hittat ett sätt att framkalla ett så kallat topologiskt supraledande tillstånd.
Konsten att blanda rätt recept
Forskarnas genombrott kretsar kring ett specifikt material: ultratunna filmer av järntelluridselenid (iron telluride selenide). Det visade sig att materialets egenskaper inte är statiska, utan kan styras med hög precision.
Genom att noggrant justera förhållandet mellan tellur och selen i dessa filmer lyckades forskarteamet trigga igång det eftertraktade topologiska supraledande tillståndet. Det handlar alltså om en finjustering på atomnivå, där balansen mellan de två ämnena avgör materialets kvantmekaniska beteende.
Elektronkorrelationer styr showen
Det som gör upptäckten extra intressant ur ett vetenskapligt perspektiv är mekanismen bakom fenomenet. Studien identifierar “elektronkorrelationer” som den drivande kraften. Det är dessa korrelationer som fungerar som reglaget för att kontrollera de exotiska kvanttillstånden.
Att förstå och kunna styra dessa mekanismer är avgörande för att kunna designa material som beter sig exakt som vi vill, snarare än att bara hoppas på turen i labbet.
Mot en brusfri framtid
Varför är då detta topologiska supraledande tillstånd så viktigt? Svaret ligger i behovet av skydd. Denna typ av tillstånd har potentialen att skydda kvantinformation från det brus som idag orsakar fel i beräkningarna.
Om vi kan utnyttja denna upptäckt för att bygga hårdvara, skulle det kunna möjliggöra kvantdatorer med drastiskt reducerade felkvoter. Forskningen från University of Chicago och West Virginia University pekar därmed mot en framtid där kvantteknologin inte bara är kraftfull, utan också tillräckligt pålitlig för att användas i stor skala.