วัสดุตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่สามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของวัสดุได้อย่างมากนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า
โดยทั่วไปความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุจะลดลงเมื่อถูกทำให้เย็นลง แต่วัสดุบางชนิดเรียกว่าให้คงความต้านทานไฟฟ้าที่ค่อยๆ ลดลงจนกว่าความต้านทานไฟฟ้าจะเย็นลงถึงอุณหภูมิจุดตัดวิกฤติ ซึ่ง ณ จุดนี้ความต้านทานจะกลายเป็นศูนย์ ตัวนำยิ่งยวดบางชนิด เช่น ตัวนำยิ่งยวดเชิงทอพอโลยีสามารถใช้ในการส่งข้อมูลควอนตัมได้
ในรายงานการวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 23 สิงหาคมในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ ได้รวมเทลลูเรียมแบบตรีโกณมิติ ซึ่งเป็นวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กและวัสดุไครัลประเภทหนึ่ง (ทำจากโมเลกุลที่ไม่มีความสมมาตรของภาพสะท้อนในกระจก) พร้อมด้วยฟิล์มทองคำบางๆ
พวกเขาสังเกตเห็นว่าสถานะควอนตัมที่ส่วนต่อประสานมีโพลาไรเซชันที่กำหนดไว้อย่างดี (สถานะควอนตัมของโมเลกุลย่อยของอะตอม) ซึ่งอาจทำให้เกิดการกระตุ้นของอิเล็กตรอนได้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
พื้นผิวของฟิล์มทองกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดผ่าน "เอฟเฟกต์ความใกล้เคียง" ผลกระทบนี้อาจเกิดขึ้นเมื่อวางวัสดุที่ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดไว้ใกล้กับตัวนำยิ่งยวด ซึ่งจะไปกดอุณหภูมิวิกฤติของตัวนำยิ่งยวด เนื่องจากเป็นวัสดุไครัลซึ่งไม่สามารถสะท้อนคุณสมบัติโมเลกุลของมันได้ คุณสมบัติควอนตัมของเทลลูเรียมแบบตรีโกณมิติจึงไม่สามารถซ้อนทับบนภาพสะท้อนทางกายภาพของมันได้
"ด้วยการสร้างส่วนต่อประสานที่สะอาดมากระหว่างวัสดุไครัลกับทองคำ เราได้พัฒนาตัวนำยิ่งยวดส่วนต่อประสานแบบสองมิติ" ผู้เขียนนำการศึกษากล่าวเผิงเหว่ยรองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ ในคำแถลง- "ตัวนำยิ่งยวดอินเทอร์เฟซมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเนื่องจากอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่พลังงานของการหมุนเพิ่มขึ้นมากกว่าตัวนำยิ่งยวดทั่วไปถึงหกเท่า"
ที่เกี่ยวข้อง:
นักวิทยาศาสตร์กล่าวในรายงานฉบับนี้ว่า ตัวนำยิ่งยวดส่วนต่อประสานได้รับการเปลี่ยนแปลงภายใต้สนามแม่เหล็กและมีความทนทานมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามันได้เปลี่ยนเป็น "ตัวนำยิ่งยวดสามเท่า" — ตัวนำยิ่งยวดชนิดหนึ่งที่ทนทานต่อสนามแม่เหล็กได้ดีกว่าตัวนำยิ่งยวดทั่วไป
พวกเขาทำการวิจัยร่วมกับสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ ในงานก่อนหน้านี้ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าฟิล์มบาง ๆ ของทองคำและไนโอเบียมสามารถยับยั้งการถอดรหัสตามธรรมชาติได้ ซึ่งก็คือการสูญเสียคุณสมบัติควอนตัมเนื่องจากการรบกวนจากสิ่งแวดล้อมภายนอก
ด้วยคุณสมบัติควอนตัมที่แข็งแกร่งและความสามารถในการยับยั้งการแยกส่วน วัสดุตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่นี้สัญญาว่าจะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม นักวิทยาศาสตร์กล่าว การลดความสอดคล้องภายในระบบให้เหลือน้อยที่สุดถือเป็นความท้าทายสำคัญ ซึ่งจำเป็นต้องมีมาตรการที่เข้มงวดเพื่อแยกคอมพิวเตอร์ควอนตัมออกจากอิทธิพลภายนอก เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตลอดจนการใช้อัลกอริธึมแก้ไขข้อผิดพลาดเพื่อให้แน่ใจว่าการคำนวณยังคงแม่นยำ
วัสดุตัวนำยิ่งยวดนี้มีขนาดบางกว่าที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน ซึ่งอาจเป็นประโยชน์สำหรับการผลิตส่วนประกอบตัวสะท้อนคลื่นไมโครเวฟที่มีการสูญเสียต่ำในอนาคต ตัวสะท้อนคลื่นไมโครเวฟซึ่งเป็นส่วนสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัม ทำหน้าที่จัดเก็บและควบคุมอิเล็กตรอนที่ความถี่ไมโครเวฟ
เครื่องสะท้อนคลื่นไมโครเวฟคุณภาพสูงและสูญเสียต่ำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น และนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าวัสดุตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่นี้เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้ม
น่าเสียดายที่ผู้เขียนรายงานไม่ได้อ้างอิงถึงอุณหภูมิจุดตัดวิกฤตของวัสดุ หากพวกเขาสามารถหลีกเลี่ยงการลดความสอดคล้องในอุณหภูมิที่อุ่นขึ้นได้ ก็อาจเป็นความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่ในการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของวัสดุที่นักวิจัยได้แสดงให้เห็นนั้น ให้กำลังใจในการสร้างส่วนประกอบที่จำเป็นในการปราบปรามการลดความสอดคล้อง แต่วัสดุดังกล่าวจะใช้งานได้จริงเพียงใดต้องมีการสำรวจเพิ่มเติม
