Учёные нашли способ разработки новых квантовых материалов на компьютере

Благодаря сотрудничеству между американским Университетом Райса, Техническим университетом Вены и другими международными исследовательскими организациями удалось найти подходящие материалы для квантового компьютера, сообщает портал TechXplore.

Новые теоретические методы используются для выявления наиболее перспективных кандидатов из огромного количества возможных материалов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.

Университет Райса в Техасе и Технический университет Вены в последние годы успешно сотрудничали в поиске новых квантовых материалов со специфическими свойствами: в 2017 году исследовательские группы представили первый так называемый «полуметалл Вейля-Кондо» — материал, который может сыграть важную роль в исследованиях квантовых компьютерных технологий.

«Электроны в таком материале не могут быть описаны по отдельности. Между ними происходят очень сильные взаимодействия: они интерферируют друг с другом, как волны, в соответствии с законами квантовой физики, и в то же время они отталкивают друг друга из-за своего электрического заряда», — объясняет профессор Зильке Бюлер-Пашен из Венского технического университета.

Сильное взаимодействие приводит к возбуждению электронов, которое можно описать только с помощью очень сложных математических методов. В изучаемых сейчас материалах важную роль также играет топология, изучающая геометрические свойства, которые не изменяются при непрерывной деформации: например, число дырок в бублике, которое остаётся неизменным, даже если пончик слегка сдавлен. Точно так же электронные состояния в материале могут оставаться стабильными, даже если материал слегка возмущён.

На основе предыдущих результатов стало возможным разработать принцип проектирования, чтобы предположить, какие из материалов могут иметь теоретически ожидаемые топологические свойства.

«Этот метод предоставил трёх таких кандидатов, затем мы изготовили один из этих материалов и измерили его в нашей лаборатории при низких температурах. И действительно, эти первые измерения указывают на то, что этот высококоррелированный топологический полуметалл — первый среди предсказанных на теоретической основе с помощью компьютера», — утверждает Зильке Бюлер-Пашен.

Все указывает на то, что учёные нашли надежный способ идентифицировать материалы, обладающие нужными характеристиками, путём нового компьютерного метода.

0 комментариев