Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Qubits cần một hệ thống miễn dịch tốt hơn trước khi chúng có thể lớn lên. Một vật liệu mới, được thiết kế thành một dải mỏng, một bước gần hơn với các qubit ‘miễn dịch’ chống lại tiếng ồn, chẳng hạn như nhiệt và các bộ phận khác của máy tính, cản trở việc chúng giữ thông tin tốt như thế nào…..
Máy tính lượng tử sẽ xử lý nhiều thông tin hơn cùng một lúc so với máy tính ngày nay. Nhưng các khối xây dựng chứa thông tin bit lượng tử hay “qubit” quá nhạy cảm với môi trường xung quanh để hoạt động đủ tốt ngay bây giờ để xây dựng một máy tính lượng tử thực tế.
Đó là câu chuyện dài, và qubit cần một hệ thống miễn dịch tốt hơn trước khi chúng có thể lớn lên.
Một vật liệu mới, được các nhà nghiên cứu của Đại học Purdue thiết kế thành một dải mỏng, là một bước gần hơn với các qubit “miễn dịch” chống lại tiếng ồn, chẳng hạn như nhiệt và các bộ phận khác của máy tính, cản trở việc chúng giữ thông tin tốt như thế nào. Công việc xuất hiện trong Thư đánh giá vật lý (Physical Review Letters).
Dải mỏng, được gọi là “Nanorftime (Nanoribbon)”, là phiên bản của vật liệu dẫn dòng điện trên bề mặt của nó nhưng không ở bên trong – được gọi là “chất cách điện tôpô (Topological Insulator)” – với hai dây dẫn siêu dẫn để tạo thành một thiết bị gọi là ” kết nối Josephson (Josephson junction). “
Trong một máy tính lượng tử, một qubit “vướng víu” với các qubit khác. Điều này có nghĩa là việc đọc thông tin lượng tử từ một qubit sẽ tự động ảnh hưởng đến kết quả từ người khác, bất kể họ cách nhau bao xa.
Không vướng víu, các tính toán nhanh chóng phân biệt điện toán lượng tử không thể xảy ra. Nhưng sự vướng víu và bản chất lượng tử của các qubit cũng nhạy cảm với tiếng ồn, vì vậy chúng cần được bảo vệ thêm.
Một thiết bị kết nối Josephson cách điện tôpô là một trong nhiều lựa chọn mà các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu để xây dựng các qubit kiên cường hơn. Khả năng phục hồi này có thể đến từ các tính chất đặc biệt được tạo ra bằng cách dẫn siêu dòng trên bề mặt của chất cách điện tôpô, trong đó spin của electron bị khóa theo đà.
Vấn đề cho đến nay là một siêu dòng có xu hướng rò rỉ vào bên trong các chất cách điện tôpô, ngăn không cho nó chảy hoàn toàn trên bề mặt.
Để có được khả năng phục hồi tốt hơn, các qubit tôpô cần các siêu dòng (Supercurrents) chảy qua các kênh bề mặt của chất cách điện tôpô.
“Chúng tôi đã phát triển một vật liệu thực sự sạch, theo nghĩa là không có trạng thái dẫn điện trong phần lớn chất cách điện tôpô”, Yong Chen, giáo sư vật lý và thiên văn học của Purdue, và giám đốc kỹ thuật điện và máy tính, và giám đốc của Viện Khoa học và Kỹ thuật Lượng tử Purdue. “Siêu dẫn trên bề mặt là bước đầu tiên để xây dựng các thiết bị điện toán lượng tử tôpô này dựa trên các chất cách điện tôpô.”
Morteza Kayyalha, cựu tiến sĩ sinh viên trong phòng thí nghiệm của Chen, có thể chỉ ra rằng siêu dòng bao bọc toàn bộ xung quanh lớp nano cách điện tôpô mới ở nhiệt độ thấp hơn 20% so với “nhiệt độ nguy hiểm (Critical Temperature)”, khi đường giao nhau trở nên siêu dẫn. Thí nghiệm được thực hiện với sự cộng tác của phòng thí nghiệm Leonid Rokhinson, giáo sư vật lý và thiên văn học Purdue.
“Người ta biết rằng khi nhiệt độ hạ thấp, tính siêu dẫn được tăng cường,” Chen nói. “Việc nhiều siêu dòng chảy nhiều hơn ở nhiệt độ thấp hơn cho thiết bị của chúng tôi là bằng chứng cho thấy nó đang chảy xung quanh các bề mặt bảo vệ này.”
Công trình này được hỗ trợ bởi nhiều giải thưởng từ Quỹ Khoa học Quốc gia, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Văn phòng Nghiên cứu Hải quân của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ và Quỹ Simons.
Lưu ý cho các nhà báo : Để có bản sao đầy đủ của bài báo, vui lòng liên hệ với Kayla Wiles, Purdue News Service, tại wiles5@purdue.edu
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Purdue . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :