Science: Раздробленный электрон поможет создать точный квантовый компьютер

Новое открытие может иметь большое значение для развития топологических квантовых вычислений, которые были предложены российским физиком Алексеем Китаевым. До сих пор практическая реализация этих идей казалась затруднительной, но новые результаты находятся на пути к преодолению этой проблемы.

Топологические квантовые вычисления основаны на использовании топологических кубитов, которые отличаются от обычных кубитов своей высокой устойчивостью к воздействию внешних возмущений. То есть даже при наличии большого количества кубитов в системе квантовая система будет сохранять свою стабильность и защищенность от ошибок. Алексей Китаев предложил использовать двумерные топологические фазы с анионами, где наблюдается дробный квантовый эффект Холла (FQAH) в качестве топологических кубитов.

Однако до сих пор не удавалось достичь практической реализации этих идей. Проблема заключается в том, что полупроводниковые структуры, в которых наблюдается квантовый эффект Холла, не обладают необходимым качеством. Разработка таких структур требует значительных усилий и все еще находится на начальной стадии развития.

Недавние результаты исследований американских ученых представляют собой значительный прогресс в этой области. Они обнаружили надежные признаки дробного эффекта Холла, который является ключевым элементом для создания отказоустойчивых кубитов. Это было достигнуто путем эксперимента, в котором использовались две "чешуйки" теллурида молибдена (MoTe2). Пластины были слегка повернуты друг относительно друга, чтобы создать муаровую структуру. В результате возникла экзотическая форма материи с особыми свойствами.

Важным моментом было обнаружение магнетизма в новой структуре без применения внешнего магнитного поля. Традиционно для возникновения квантового эффекта Холла требуются сильные магнитные поля, что ограничивает практическое применение данного явления. Однако в новой структуре внутренний магнетизм приводит к возникновению дробного эффекта Холла и появлению энионов. Энионы представляют собой "квазичастицы" со специфическими зарядовыми свойствами.

Источник: 3DNews