Os computadores quânticos irão processar significativamente mais informações de uma vez em comparação com os computadores de hoje. Mas os blocos de construção que contêm essas informações - bits quânticos, ou "qubits" - são muito sensíveis ao ambiente para funcionar bem o suficiente agora para construir um computador quântico prático.

Longa história curta, os qubits precisam de um sistema imunológico melhor antes de crescerem.

Um novo material, projetado por pesquisadores da Purdue University em uma tira fina está um passo mais perto de "imunizar" os qubits contra o ruído, como calor e outras partes de um computador, que interfere na forma como eles retêm as informações. O trabalho aparece em Cartas de revisão física .

A tira fina, chamado de "nanoribão, "é uma versão de um material que conduz corrente elétrica em sua superfície, mas não no interior - chamado de" isolante topológico "- com dois condutores elétricos supercondutores para formar um dispositivo chamado" junção Josephson ".

Em um computador quântico, um qubit "se enreda" com outros qubits. Isso significa que ler as informações quânticas de um qubit afeta automaticamente o resultado de outro, não importa o quão distantes eles estejam.

Sem emaranhamento, os cálculos rápidos que separam a computação quântica não podem acontecer. Mas o emaranhamento e a natureza quântica dos qubits também são sensíveis ao ruído, então eles precisam de proteção extra.

Um dispositivo de junção Josephson de nanofibra isolante topológico é uma das muitas opções que os pesquisadores têm investigado para construir qubits mais resilientes. Esta resiliência pode vir de propriedades especiais criadas pela condução de uma supercorrente na superfície de um isolador topológico, onde o spin de um elétron está bloqueado no momento.

O problema até agora é que uma supercorrente tende a vazar para dentro de isoladores topológicos, impedindo que ele flua completamente na superfície.

Para ficar mais resiliente, qubits topológicos precisam de supercorrentes para fluir através dos canais de superfície de isoladores topológicos.

“Desenvolvemos um material realmente limpo, no sentido de que não há estados condutores na maior parte do isolador topológico, "disse Yong Chen, um professor Purdue de física e astronomia e de engenharia elétrica e da computação, e o diretor do Purdue Quantum Science and Engineering Institute. "A supercondutividade na superfície é o primeiro passo para a construção desses dispositivos de computação quântica topológica baseados em isoladores topológicos."

Morteza Kayyalha, um ex-Ph.D. estudante no laboratório de Chen, poderia mostrar que a supercorrente envolve todo o novo nanofibra isolante topológico em temperaturas 20 por cento mais baixas do que a "temperatura crítica, "quando a junção se torna supercondutora. O experimento foi conduzido em colaboração com o laboratório de Leonid Rokhinson, um professor de física e astronomia da Purdue.

“É sabido que à medida que a temperatura baixa, a supercondutividade é aprimorada, "O fato de que muito mais supercorrente fluiu em temperaturas ainda mais baixas para o nosso dispositivo foi a evidência de que ele está fluindo ao redor dessas superfícies protetoras", disse Chen.