ساخت ماده‌ای جدید که کیوبیت‌های کامپیوتر کوانتومی را پایدار نگه می ‌دارد

به گزارش گروه علم و فناوری آنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه پنسیلوانیا با همکاری پژوهشگران دانشگاه جان‌ هاپکینز موفق به ارائه ماده توپولوژیکی شدند که قادر است در محاسبات کوانتومی استفاده شود.
در مقاله‌ای که این گروه در نشریه «ACS Nano» منتشر کردند، جرمی مالک و نینا مارکوویچ نشان دادند که می‌توان از این ماده جدید برای افزایش پایداری محاسبات کوانتومی استفاده کرد. منشا این دستاورد پروژه دکتری مالک بود که در دانشگاه جان هاپکینز انجام می‌داد. او در این پروژه روی ساخت نوعی عایق توپولوژیکی کار می‌کرد؛ ماده‌ای که می‌تواند جریان را از روی سطح خود عبور دهد.

زمانی که محققان در حال کار بودند، یکی از ادوات آن‌ها جرقه زد؛ شبیه زمانی که مدار کوتاه ایجاد شود. چیزی شبیه به ذوب شدن اتفاق افتاده بود. بررسی این گروه تحقیقاتی نشان داد که آن بخش تبدیل به ابررسانا شده است. زمان بررسی آن قسمت، محققان دریافتند که عناصر موجود در بخش ابررسانا، پالادیم و سلنید بیسموت است.
زمانی که مواد ابررسانا سرد می‌شوند، عبور جریان الکتریکی در آن‌ها با مقاومت صفر انجام می‌شود؛ بنابراین بدون از دست رفتن انرژی جریان ایجاد می‌شود.
عایق‌های توپولوژیکی با خواص ابررسانایی پتانسیل بالایی در تولید کامپیوتر کوانتمی دارند. با این حال با استفاده از روش‌های رایج بسیار دشوار است میان دو بخش الکتریکی از جنس عایق توپولوژیکی و ابررسانا، رسانایی خوبی ایجاد کرد. در این پروژه محققان ماده‌ای ارائه کردند که می‌تواند این مشکل را مرتفع سازد.
در محاسبات استاندارد، کوچک‌ترین واحد داده‌ها به صورت بیت است که حالت صفر و یک دارد، اما در کامپیوتر کوانتومی حالت سومی به نام «برهم‌نهی» وجود دارد. یکی از مشکلات کامپیوترهای کوانتومی، ناپایداری کیوبیت‌هاست، به طوری که به سرعت دچار زوال می‌شوند. این عایق توپولوژیکی می‌تواند شرایطی را فراهم کند که کیوبیت‌ها دوام بیشتری داشته باشند.
یکی از مزیت‌های این روش آن است که می‌توان آن را برای مقیاس‌های بزرگ مورد استفاده قرار داد. در واقع این روش قابل انطباق با فناوری‌های رایج برای ساخت تراشه است.