Открыто новое состояние вещества

«Нашим исследованиям удалось выявить экспериментальные доказательства нового состояния вещества — топологической сверхпроводимости», рассказывает Джавад Шабани, доцент кафедры физики в Нью-Йоркском университете. «Этим новым топологическим состоянием можно манипулировать способами, которые помогут ускорить вычисления в квантовых вычислениях и увеличить объем памяти».

Статья еще не опубликована в рецензированных изданиях, однако одобрение на это уже получено и ознакомиться с препринтом ее можно на портале arXiv. Она озаглавлена «Фазовая сигнатура топологического перехода в джозефсоновских контактах» и посвящена квантовым вычислениям. С их помощью компьютеры способны выполнять вычисления экспоненциально быстрее, чем современные аналоги, используя так называемые кубиты. Если привычные нам биты бинарны и означают 0 или 1, то кубиты позволяют оперировать любым числом от 0 до 1, что делает вычисления намного быстрее.

Во время своего нового исследования команда смогла засвидетельствовать переход квантового состояния в новое топологическое — иными словами, оно приобрело новые геометрические свойства. Топологические состояния изменяются постоянно, мы часто видим это в повседневной жизни: например, кусок бумаги изменит свою топологию, стоит вам порвать его лишь наполовину.

В состоянии трансформации ученые наблюдали майораны Фермиона — частицы, названные в честь итальянского физика-теоретика XX века Этторе Майорана. Его теория описывала частицы, которые являются античастицами к самим же себе, еще в далеком 1937 году. Ученые рассматривают их как потенциальное хранилище для кубитов, поскольку квантовая информация нуждается в специальном вычислительном пространстве, защищенном от внешних шумов окружающей среды.

В чем же проблема? Все дело в том, что для этих частиц не существует естественного материала, который позволил бы хранить их. Однако новое топологическое состояние, по?видимому, наконец позволит решить эту проблему. Стоит зафиксировать майорановские фермионы — и они станут вместилищем для кубитов, а значит можно будет не только хранить квантовую информацию, но и «манипулировать квантовыми состояниями, свободными от ошибок» по словам самого Шабани.