ความก้าวหน้าของคอมพิวเตอร์ควอนตัม: เปิดตัวคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดใหม่

ความร่วมมือของ School of Physics and Astronomy ของ University of Minnesota และ Cornell University ได้เปิดเผยคุณสมบัติพิเศษบางอย่างของ สารกึ่งตัวนำ เช่น โลหะตัวนำยิ่งยวด มันได้สร้างความก้าวหน้าในการคำนวณควอนตัมและสามารถใช้งานได้ในอนาคตอันใกล้ โลหะนี้เรียกว่า Niobium diselenide (NbSe2) ซึ่งสามารถนำไฟฟ้าหรือขนส่งอิเล็กตรอนหรือโฟตอนโดยไม่มีความต้านทาน การประมวลผลควอนตัมสามารถเก็บเกี่ยวผลประโยชน์จากโลหะตัวนำยิ่งยวดใหม่นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลสำหรับนวัตกรรมใหม่

Niobium diselenide อยู่ในรูปแบบ 2 มิติโดยมีความสมมาตรสองเท่าซึ่งทำให้เป็นตัวนำยิ่งยวดที่ยืดหยุ่นมากขึ้น มีการนำยิ่งยวดสองประเภทที่พบในโลหะนี้ — ประเภทคลื่นธรรมดาที่ประกอบด้วย NbSe2 จำนวนมาก และประเภทคลื่น d หรือ p แหกคอกสำหรับ NbSe2 สองสามชั้น ทั้งสองมีพลังงานชนิดเดียวกันเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์และการแข่งขันระหว่างกันอย่างต่อเนื่อง ทีมวิจัยจากทั้งสองมหาวิทยาลัยได้รวมผลลัพธ์ของเทคนิคการทดลองสองแบบที่แตกต่างกันเพื่อสร้างการค้นพบที่แปลกใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ต้องการตรวจสอบคุณสมบัติของ NbSe2 เพิ่มเติมเพื่อให้สามารถใช้สถานะตัวนำยิ่งยวดที่ไม่เป็นทางการเพื่อพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมขั้นสูง

โลหะตัวนำยิ่งยวดช่วยในการสำรวจขอบเขตระหว่างการคำนวณควอนตัมและการคำนวณแบบดั้งเดิมด้วยแอปพลิเคชันในข้อมูลควอนตัม ควอนตัมบิตเปลี่ยนฟังก์ชันการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วยความเร็วที่สูงกว่าแบบเดิมมาก ควอนตัมบิตอยู่ในสถานะซ้อนทับพร้อมกับค่าสองค่า 0 และ 1 พร้อมกันกับอัลฟ่าและเบต้า คอมพิวเตอร์ควอนตัมต้องการประมาณ 10,000 qubits เพื่อทำงานอย่างชาญฉลาดและช่วยในการพัวพันของความลึกลับของธรรมชาติ ตัวนำยิ่งยวดสามารถสร้างสถานะของแข็งของ qubit ด้วยจุดควอนตัมและระบบผู้บริจาครายเดียว โลหะตัวนำยิ่งยวดเหล่านี้เป็นที่รู้จักสำหรับการเปลี่ยนอิเล็กตรอนเป็นซุปเปอร์ฟลูอิดเดี่ยวที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงตาข่ายโลหะโดยไม่มีความต้านทานใดๆ

การค้นพบตัวนำยิ่งยวดผลึก 2 มิติได้เปิดวิธีการมากมายในการตรวจสอบกลศาสตร์ควอนตัมแหกคอก คุณภาพระดับสูงสุดของตัวนำยิ่งยวดชั้นเดียว NbSe2 เกิดจากการสะสมของไอเคมี การเติบโตของตัวนำยิ่งยวดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับวัสดุพิมพ์ที่มีสุญญากาศสูงมากหรือพื้นผิวที่ปราศจากพันธะที่ห้อยต่องแต่ง ซึ่งช่วยลดสภาพแวดล้อมและข้อบกพร่องที่เกิดจากพื้นผิว

ดังนั้น โลกจึงรอการค้นพบคุณสมบัติพิเศษบางอย่างของโลหะตัวนำยิ่งยวดเพิ่มเติมเพื่อช่วยในการก้าวหน้าของ ควอนตัม การคำนวณที่สามารถนำมาซึ่งความก้าวหน้าบางอย่างในอุตสาหกรรม