Новый сверхпроводник может стать кремнием квантовых компьютеров

В Национальном институте стандартов и технологий (НИСТ) обнаружен потенциально полезный материал для создания квантовых компьютеров.

Сотрудники НИСТ нашли сверхпроводник (СП), способный преодолеть один из основных барьеров на пути получения эффективных квантовых логических цепей, сообщает phys.org. Они обнаружили новые свойства у дителлурида урана (UTe₂), позволяющие создать долговечные кубиты. Это – переключатели памяти квантовых компьютеров.

Необычно сильное сопротивление магнитным полям выделяет соединение среди сверхпроводниковых материалов. Исключительное поведение UTe₂ делает его привлекательным сырьем для квантовых компьютеров, считает команда Ника Бутча, физика НИСТ.

«Это – потенциальный кремний квантового информационного века, — отметил специалист. – Мы можем использовать дителлурид урана для получения эффективных кубитов».

В проекте участвовали сотрудники Мэрилендского университета и Эймской лаборатории. Выводы исследования опубликованы в журнале Science.

Одно из уникальных свойств UTe₂ – партнерские отношения электронов при передаче тока. В медном проводе и других проводниках частицы движутся по отдельности. Во всех СП они формируют пары Купера. Электромагнитные взаимоотношения структур отвечают за сверхпроводимость. Все электроны пар Купера имеют квантовые «спины». У большинства они ориентированы в одном направлении. UTe₂ принадлежит к исключениям. Спины пар Купера могут иметь 3 сочетания, включая параллельную ориентацию.

«Такие структуры помогут квантовым компьютерам сохранять функциональность, — сказал Бутч. – Квантовые флуктуации не позволят им спонтанно разрушиться».

UTe₂ принадлежит к топологическим СП. Они позволяют создавать безошибочные кубиты. Авторы обнаружили материал, изучая урановые магниты. Оказалось, что дителлурид становится сверхпроводником при низких температурах (до 271,5°С). В таких условиях материал проявляет и ферромагнитные свойства. Сам UTe₂ их не имеет. Соединение также оказалось устойчивым к действию магнитных полей. Обычно они разрушают сверхпроводимость. Но, в зависимости от направления спина, дителлурид может выдержать до 35 Тесла – в 3500 раз больше стандартного холодильного магнита.