ミハイル・ルキン教授の指導の下、ハーバード大学の物理学者のグループが、人工のスピン液体を作成しました。これは、自然界では非常にまれな物質の状態です。通常の意味では液体ではありません。これは物質中の電子の特殊な状態であり、素粒子の振る舞いは液体媒体の場合と同じです。物理学者はこの状態を再現しただけでなく、操作できることも示しました。
量子コンピューターの主な問題は、量子ビットの状態が非常に不安定なことです。キュービットを偶発的なスイッチングから保護するには、機械的、電気的、磁気的、熱的、およびその他の影響からキュービットを分離する必要があります。これは、とりわけ、絶対零度に近い温度に冷却することによって実現されます。 1997年、物理学者のアレクセイキタエフは、いわゆるトポロジカルキュービットを作成するための理論を提案しました。キタエフのアイデアの本質は、キュービットへの影響がトポロジを変更しないシステムを作成することです。
キタエフのトポロジカルキュービット候補は、陰イオン（負に帯電したイオンと混同しないでください）やマヨラナフェルミ粒子などの準粒子でした。物理学者は、そのような準粒子の振る舞いの正確な分析モデル、および一般に、スピン流体の振る舞いのモデルを作成しました。これは信頼性が高く実用的な理論であり、その中で科学者が実際には自然界では見つけられない物質の状態を作成、研究、および繰り返すことができます。ここで重要なのは、新しいクラスの量子コンピューターの出現に希望を与える作成と管理です。
ルーキンのグループはちょうどそのようなスピン液体を作成しました。スピン液体の状態にある電子のスピンは、超低温でも秩序化には向いていませんが、同時に束縛されたままです。電子の集団もつれ状態を持つ島が物質に現れます。本質的に、これは準粒子の形成であり、自然なエラー保護を備えたトポロジカルキュービットへのパスです。
2021-12-16 18:53:53
著者: Vitalii Babkin