Superkonduktor Schrodinger secara Alami Stabil di Dua Keadaan Sekaligus
Komputer kuantum memiliki potensi untuk suatu hari nanti jauh mengungguli mesin tradisional kita, berkat kemampuannya untuk menyimpan data pada "qubit" yang bisa ada di dua keadaan sekaligus. Kedengarannya bagus dalam teori, tetapi dalam praktiknya sulit untuk membuat bahan yang dapat melakukan itu dan tetap stabil untuk jangka waktu yang lama. Sekarang, para peneliti dari Universitas Johns Hopkins telah menemukan bahan superkonduktor yang secara alami berada di dua keadaan sekaligus, yang bisa menjadi langkah penting menuju komputer kuantum.
Komputer kami saat ini dibangun di atas sistem biner. Itu berarti mereka menyimpan dan memproses informasi sebagai "bit" biner - serangkaian angka satu dan nol. Sistem ini telah bekerja dengan baik bagi kami selama lebih dari satu abad, tetapi tingkat kemajuan komputasi secara umum mulai melambat dalam beberapa tahun terakhir.
Komputer kuantum dapat mengubah tren itu. Kuncinya adalah penggunaan qubit, yang dapat menyimpan data sebagai satu, nol atau keduanya pada saat yang sama Рseperti eksperimen pemikiran Schr̦dinger yang terkenal dengan kucing yang hidup dan mati pada saat yang sama. Dengan menggunakan kekuatan ekstra itu, komputer kuantum akan mampu mengungguli yang tradisional pada tugas-tugas yang melibatkan sejumlah besar data, seperti AI, prakiraan cuaca, dan pengembangan obat.
Masalahnya adalah, bahan yang dibuat untuk komputer biasa tidak bekerja dengan baik di luar zona nyamannya. Sejauh ini, sebagian besar kemajuan menuju komputer kuantum praktis telah dilakukan dengan menggunakan superkonduktor. Untuk menjaga superkonduktor reguler dalam superposisi dua keadaan sekaligus, medan magnet eksternal yang sangat tepat perlu diterapkan ke setiap qubit satu per satu. Dan dengan begitu banyak dari mereka yang berdesakan dalam jarak dekat, itu sulit dilakukan tanpa membuat elektronik menjadi besar dan besar.
Tapi sekarang tim telah menemukan bahan yang secara alami dapat menahan superposisi tanpa memerlukan medan magnet eksternal. Bahannya disebut -Bi2Pd, dan ketika dibuat menjadi bentuk cincin, itu menjadi apa yang dikenal sebagai fluks qubit. Itu berarti bahwa arus listrik dapat mengalir searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam secara bersamaan.
"Kami telah menemukan bahwa bahan superkonduktor tertentu mengandung sifat khusus yang bisa menjadi blok bangunan untuk teknologi masa depan," kata Yufan Li, penulis pertama studi tersebut. “Sebuah cincin -Bi2Pd sudah ada dalam keadaan ideal dan tidak memerlukan modifikasi tambahan untuk bekerja. Ini bisa menjadi pengubah permainan.”
Sementara penemuan ini menarik, para peneliti mengatakan ini hanyalah satu langkah menuju komputer kuantum praktis. Ada komponen lain yang hilang – partikel hipotetis yang dikenal sebagai fermion Majorana , yang diyakini sebagai antipartikelnya sendiri . Dengan mengkodekan sepasang fermion Majorana yang terpisah dalam suatu material, diperkirakan mereka akan cukup stabil untuk mencegah data hilang di komputer kuantum.
Masalahnya, sejauh ini sifat-sifat fermion Majorana hanya terdeteksi dalam "kuasipartikel", yang muncul dari pergerakan partikel lain tetapi bukan partikel "nyata". Pikirkan mereka seperti gelembung dalam minuman - mereka diamati dan diukur dengan jelas tetapi diciptakan melalui interaksi partikel lain. Fermion Majorana belum ditemukan sebagai partikel itu sendiri, tetapi mereka diyakini bersembunyi di jenis bahan superkonduktor tertentu . Dalam pengujiannya, para peneliti menemukan bahwa lapisan tipis -Bi2Pd adalah jenis material yang tepat, artinya langkah selanjutnya adalah mencari partikel dalam material.
"Pada akhirnya, tujuannya adalah untuk menemukan dan kemudian memanipulasi fermion Majorana, yang merupakan kunci untuk mencapai komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan untuk benar-benar melepaskan kekuatan mekanika kuantum," kata Li.
Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Science.
Sumber: Universitas Johns Hopkins.
