Baustein für Quantencomputer weiter verbreitet als bisher angenommen

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Hochentwickelte, fehlertolerante Quantencomputer sind möglicherweise näher am Ziel als von den Wissenschaftlern prognostiziert, so die jüngsten Fortschritte, die von Johns Hopkins-Forschern in einer neuen, kürzlich in Physical Review Letters veröffentlichten Studie berichtet wurden.Die Forscher bauten auf ihrer früheren Studie über die Suche nach grundlegenden Bausteinen von Materialien namens Supraleiter mit Spin-Triplett-Paarung auf, die als sehr selten galten.

Die seltene Eigenschaft der Spin-Triplett-Paarung kann einen exotischen elektronischen Zustand namens Majorana-Fermionen hervorbringen, der als fehlertolerante Quantenbits verwendet werden kann, eine grundlegende Arbeitseinheit für zukünftige Quantencomputer, die möglicherweise die rauschanfälligen Prototypen ersetzen wird, die von Google und IBM entwickelt werden.Eine große Hürde ist die Seltenheit des dreifach-paarigen supraleitenden Materials.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Supraleitung und der ihr zugrunde liegende Paarungsmechanismus als die wenigen physikalischen Eigenschaften bekannt sind, die nicht berechnet oder vorhergesagt werden können.

Die Materialsuche muss weitgehend in einem mühsamen Trial-and-Error-Verfahren fortgesetzt werden, unbeachtet jeder theoretischen Anleitung.Die neue Erkenntnis konzentriert sich auf eine bestimmte Art von Kristall, einen nichtzentrosymmetrischen Supraleiter.

Im Gegensatz zu den meisten gebräuchlichen kristallinen Materialien, die eine Inversionssymmetrie aufweisen, d.h.

eine Kristallstruktur, die mit ihrem Inversionsbild nicht unterscheidbar ist, bricht diese spezielle Klasse von Materialien die Inversionssymmetrie und zeigt ein von sich selbst unterscheidbares Inversionsbild.

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Diese geringe Symmetrie deutet auf das Vorhandensein der sonst schwer fassbaren Spin-Triplett-Paarung hin.

Diese “niedrigen” Materialien stellen eine potentiell reiche Mine von Quantencomputer-Baumaterialien dar.

Entscheidende Beweise für die Spin-Triplett-Paarung in diesen Kristallen fehlten jedoch bisher.Mit einer neuen experimentellen Methode untersuchten die Hopkins-Forscher einen Prototyp dieses Supraleiters, α-BiPd.

Ihr Experiment fand das Vorhandensein der höchst ungewöhnlichen halbzahligen Quantisierung des magnetischen Flusses in….

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