Νέα έρευνα αλλάζει το μέλλον των κβαντικών υπολογιστών

Ερευνητές στο εργαστήριο της ομάδας Macroscopic Quantum Matter στο University College Cork (UCC) ανακάλυψαν μια χωρικά διαμορφούμενη υπεραγώγιμη κατάσταση σε έναν νέο και ασυνήθιστο υπεραγωγό Διτελλουρίδιου του ουρανίου (UTe2).

Αυτός ο νέος υπεραγωγός μπορεί να δώσει μια λύση σε μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις του κβαντικού υπολογιστή.

Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature.

Ο επικεφαλής συγγραφέας Joe Carroll, ένας διδάκτορας ερευνητής που συνεργάζεται με τον Καθηγητή Κβαντικής Φυσικής του UCC Séamus Davis, εξηγεί το θέμα της εργασίας.

«Οι υπεραγωγοί είναι εκπληκτικά υλικά που έχουν πολλές παράξενες και ασυνήθιστες ιδιότητες. Το πιο γνωστό είναι ότι επιτρέπουν στον ηλεκτρισμό να ρέει με μηδενική αντίσταση. Δηλαδή, αν τους περάσεις ρεύμα, δεν αρχίζουν να θερμαίνονται, στην πραγματικότητα, δεν θερμαίνονται αλλά διαχέουν οποιαδήποτε ενέργεια παρά το ότι μεταφέρουν ένα τεράστιο ρεύμα. Μπορούν να το κάνουν αυτό γιατί αντί για μεμονωμένα ηλεκτρόνια να κινούνται μέσα από το μέταλλο έχουμε ζεύγη ηλεκτρονίων που συνδέονται μεταξύ τους. Αυτά τα ζεύγη ηλεκτρονίων μαζί σχηματίζουν μακροσκοπικό κβαντομηχανικό ρευστό.»

«Αυτό που βρήκε η ομάδα μας ήταν ότι μερικά από τα ζεύγη ηλεκτρονίων σχηματίζουν μια νέα κρυσταλλική δομή ενσωματωμένη σε αυτό το ρευστό υποβάθρου. Αυτοί οι τύποι καταστάσεων ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά από την ομάδα μας το 2016 και τώρα ονομάζονται κύματα ζεύγους ηλεκτρονίων-πυκνότητας. Αυτά τα κύματα πυκνότητας ζεύγους είναι μια νέα μορφή υπεραγώγιμης ύλης τις ιδιότητες της οποίας ακόμα ανακαλύπτουμε».

«Αυτό που είναι ιδιαίτερα συναρπαστικό για εμάς και την ευρύτερη κοινότητα είναι ότι ο UTe2 φαίνεται να είναι ένας νέος τύπος υπεραγωγού. Οι φυσικοί αναζητούν ένα υλικό σαν αυτό για σχεδόν 40 χρόνια. Τα ζεύγη ηλεκτρονίων φαίνεται να έχουν εγγενή γωνιακή ορμή. Εάν αυτό είναι αλήθεια, τότε αυτό που έχουμε εντοπίσει είναι το πρώτο Κύμα Πυκνότητας Ζεύγους που αποτελείται από αυτά τα εξωτικά ζεύγη ηλεκτρονίων».

«Αυτό που ανακαλύψαμε παρέχει ένα άλλο κομμάτι στο παζλ του UTe2. Για να κάνουμε εφαρμογές χρησιμοποιώντας υλικά όπως αυτό, πρέπει να κατανοήσουμε τις θεμελιώδεις υπεραγώγιμες ιδιότητές τους. Όλη η σύγχρονη επιστήμη κινείται βήμα προς βήμα. Είμαστε στην ευχάριστη θέση να συμβάλουμε στην κατανόηση, ένα υλικό που θα μπορούσε να μας φέρει πιο κοντά σε πολύ πιο πρακτικούς κβαντικούς υπολογιστές».

Συγχαίροντας την ερευνητική ομάδα στο Εργαστήριο της Ομάδας Μακροσκοπικής Κβαντικής Ύλης στο University College Cork, ο καθηγητής John F. Cryan, Αντιπρόεδρος Έρευνας και Καινοτομίας είπε:

«Αυτή η σημαντική ανακάλυψη θα έχει τρομακτικές συνέπειες για το μέλλον των κβαντικών υπολογιστών. Τις επόμενες εβδομάδες, το Πανεπιστήμιο θα ξεκινήσει το UCC Futures - Future Quantum and Photonics και έρευνα με επικεφαλής τον καθηγητή Seamus Davis και την ομάδα Macroscopic Quantum Matter, με τη χρήση του ενός από τα πιο ισχυρά μικροσκόπια του κόσμου, θα παίξει κρίσιμο ρόλο σε αυτή τη συναρπαστική πρωτοβουλία».