Computer quantistici: scoperto il "santo graal" per realizzare qubit stabili e robusti
Un gruppo di fisici dell’ Università di Colonia ha raggiunto un traguardo significativo nella tecnologia dei computer quantistici , riuscendo a conferire proprietà superconduttive a materiali noti per condurre elettricità solo lungo i loro bordi . La ricerca, pubblicata su Nature Physics con il titolo Induced superconducting correlations in a quantum anomalous Hall insulator , rappresenta un potenziale punto di svolta nel settore della computazione quantistica .
La scoperta si fonda sull’ effetto Hall quantistico anomalo , un fenomeno che permette la conduzione elettrica senza resistenza, ma confinata esclusivamente ai bordi del materiale. La teoria suggerisce che combinando la superconduttività con questo effetto, si possano creare particelle topologicamente protette , chiamate fermioni di Majorana , elementi cruciali per lo sviluppo di computer quantistici più avanzati e stabili. In questo studio, i ricercatori sono riusciti a indurre la superconduttività lungo i bordi di un isolante Hall quantistico anomalo , che già di per sé non presenta resistenza.
Per ottenere questo risultato, il team ha utilizzato film sottili dell’isolante, collegandoli a un elettrodo superconduttore in Niobio . Dopo cinque anni di intensa ricerca, sono finalmente riusciti a indurre stati chiral Majorana lungo i bordi del materiale. Uno degli esperimenti chiave ha mostrato che iniettando un elettrone in uno dei terminali del materiale, questo si rifletteva all’altro terminale non come elettrone, ma come una lacuna (una sorta di “fantasma” dell’elettrone con carica opposta), attraverso un fenomeno noto come riflessione incrociata Andreev .
Questo risultato rivoluzionario è stato reso possibile dal controllo meticoloso delle condizioni sperimentali, supportato dalla collaborazione tra diverse istituzioni accademiche, tra cui KU Leuven , l’ Università di Basilea e il Forschungszentrum Jülich . Quest’ultima ha fornito supporto teorico grazie al Cluster of Excellence Matter and Light for Quantum Computing (ML4Q) . Il professor Yoichi Ando , dell’Università di Colonia e membro del ML4Q, ha sottolineato l’importanza della collaborazione interdisciplinare nel raggiungere questi risultati straordinari.
Le implicazioni di questa scoperta sono immense. La possibilità di comprendere e manipolare la superconduttività topologica insieme agli stati edge chiral Majorana potrebbe rivoluzionare il campo della computazione quantistica , portando alla realizzazione di qubit stabili e meno vulnerabili alla decoerenza e alla perdita di informazioni. La piattaforma dimostrata in questo studio offre una prospettiva promettente per lo sviluppo di computer quantistici più robusti e scalabili , un passo cruciale verso la concretizzazione di questo ambito rivoluzionario.