Квантовые компьютеры обрабатывают информацию, используя квантовые биты, или кубиты, основанные на хрупких, короткоживущих квантовомеханических состояниях.

Чтобы сделать кубиты надежными и адаптировать их для приложений, исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США стремились создать новую материальную систему.

«Мы идем по новому пути создания квантовых компьютеров с использованием новых материалов», — сказал ученый-материаловед Роберт Мур из ORNL, который совместно с коллегой из ORNL Мэтью Брахлеком, также специалистом по материалам, руководил исследованием, опубликованным в Advanced Materials.

Работа была частично поддержана Национальным научным фондом США.

Исследователи соединили сверхпроводник, который не оказывает сопротивления электрическому току, с топологическим изолятором, который имеет электропроводящие поверхности, но изолирующую внутреннюю часть. Результатом является четкая граница раздела между тонкими кристаллическими пленками с различным симметричным расположением атомов. Новый интерфейс, разработанный исследователями, может привести к созданию новой экзотической физики и содержать уникальный квантовый строительный блок с потенциалом превосходного кубита.

«Идея состоит в том, чтобы создавать кубиты из материалов, обладающих более надежными квантовомеханическими свойствами. Важно то, что мы научились независимо управлять электронной структурой топологического изолятора и сверхпроводника, чтобы мы могли адаптировать электронную структуру на этом интерфейсе», — сказал Мур.

«Проблемы остаются, поэтому нам нужно улучшить и лучше понять материалы на атомном уровне. Теперь мы знаем, как управлять материалами на уровне, необходимом для достижения этого», — сказал Мур.