Yeni bulunan süperiletken sayesinde, kuantum bilgisayarların yapımındaki en büyük zorluk aşılmış olabilir. Araştırmacılar bu buluşun günümüz bilgisayarlarının var olmasında en büyük gelişme olan, silikon çiplerin icadına denk geldiğini düşünüyor.
Araştırmada manyetik alanlara dirençli uranyum ditelürür (UTe2) bileşiği sayesinde kuantum hesaplamalarda oluşan hatalar minimuma indirilebilir. Normalde kuantum bilgisayarlarında en büyük problem kübitleri işlevsel ve stabil tutmak. İşte buradaki en büyük problem kuantum uyumsuzlaşması (decoherence) adı verilen, kuantum bileşenleri arasındaki uyumun kaybolmasıdır.
“Bu gelişme kuantum bilgisayarların silikon dönemi olarak adlandırılabilir. Uranyum ditelürür kullanarak kuantum bilgisayarlarda çalışabilecek verimli kübitler yapabiliriz, “diyor NIST’den (National Institute of Standards and Technology) fizikçi Nick Butch.
Butch ve arkadaşları uranyum tabanlı mıknatıs çeşitlerini araştırırken, UTe2’ün kuantum dostu özelliklerini keşfetti. Başlarda UTe2’ün düşük sıcaklıklarda manyetik olabileceği düşünülüyordu fakat bileşik düşük sıcaklıklarda süperiletken oldu.
Teknik olarak diğer süperiletkenlerin spini singlet iken, uranyum ditelürürün spini triplettir. Cooper çifti adı verilen bu olayda elektronlar düşük sıcaklıklarda bağlandığından ,farklı olarak şekilde oryantasyona girer.
Burada fizik çok kompleks ve çabuk gerçekleşse de, burada asıl önemli nokta Cooper çiftlerinin karşıt dizilmek yerine paralel dizilmesidir. Yani UTe2 dış bozulmalarda(kuantum koherans tehditleri) bile süperiletkenliğini korumalıdır.
“Bu paralel spin çiftleri bilgisayarların fonksiyonel kalmasına yardım edebilir. Kuantum dalgalanmalardan kaynaklı anlık çöküşler olamaz,” diyor Butch.
Topolojik Kuantum Bilgisayarlarda İşe Yarayabilir
UTe2 kullanarak topolojik kuantum işleme yaklaşımı kullanılabilir. Bu yaklaşım daha önce hiç denenmediği için ne kadar seçenek doğuracağı bilinmiyor. Böylece normalde var olmayan bir kuazi-parçacık(yalancı parçacık) kullanarak kübitler kodlanabilir.
Topolojik kuantum bilgisayarları halen hipotetik olsa da eğer işe yararsa gerçekten büyük avantaj sağlayacaklar. Topolojik kuantum bilgisayarları, diğer kuantum bilgisayarları kadar kuantum hata düzeltimi gerektirmiyor.
Bu sayede sürekli hata düzeltimi yapmadan yeterli mantık kübiti sağlayabilir. Topolojik kuantum işlemenin kendince zorlukları olsa da bu doğru yolda bir adım olacaktır. Diğer bir çok heyecan verici gelişme gibi, bu gelişme de bizi bilgisayarların geleceğine taşıyabilir.
Ekip uranyum ditelürürün hem kuantum işlemede, hem de süperiletken olarak halen bazı çözülmeyen sırları olduğunu düşünüyor.
“Bu gizemleri çözmek bize paralel spin süper iletkenleri nasıl stabilize edebileceğimizi gösterebilir. Süper iletken araştırmasında asıl hedefimiz, süperiletkenliği yeterince anlayarak keşfedilmemiş süperiletkenleri bulmak için nereye bakacağımızı bilmektir,” diyor Butch.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
Kaynak: https://phys.org/news/2019-08-newfound-superconductor-material-silicon-quantum.html
İleri Okuma için :
“Nearly ferromagnetic spin-triplet superconductivity” Science, science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aav8645
