より強固でスケーラブルな量子コンピュータの革命に向けた一歩、量子材料に関する重要なブレイクスルーを達成 ケルン大学
ケルン大学の研究チームが、量子材料に関する重要なブレイクスルーを達成しました。この発見は、トポロジカル超伝導と強固な量子コンピューティングの発展に向けた新たな道を切り拓く可能性があります。彼らの研究は『Nature Physics』に掲載されています。
ケルン大学の実験物理学者チームは、特殊な材料において、エッジのみで電気が流れるという独自の性質を持つ量子異常ホール絶縁体に超伝導効果を誘導できることを示しました。これにより、将来的に安定で効率的な量子コンピュータの開発に重要な役割を果たす可能性のある高度な量子状態を探求する新たな方法が提供されました。
超伝導とは、特定の材料において電気が抵抗なく流れる現象です。一方、量子異常ホール効果はゼロ抵抗を引き起こしますが、その効果はエッジに限定されます。理論上、超伝導と量子異常ホール効果の組み合わせは、マヨラナフェルミオンと呼ばれるトポロジカルに保護された粒子を生成すると予測されています。これらの粒子は、将来の量子コンピュータ技術を革命的に進化させる潜在能力を持っています。
ケルン大学の博士課程最終年の研究者であり、論文の第一著者であるアンジャナ・ウダイ氏は、「この研究では、量子異常ホール絶縁体の薄膜を超伝導ニオブ電極で接触させ、そのエッジにマヨラナ状態を誘導しようと試みました。5年間の努力の末、ついにこの目標を達成しました。絶縁体材料の一端に電子を注入すると、別の端で電子ではなく正孔として反射される現象が観察されました。この現象をクロスド・アンドレエフ反射と呼び、トポロジカルエッジ状態での誘導超伝導を検出することができます。」と説明しています。
また、同じくケルン大学のポスドク研究員であり、論文の共同第一著者であるゲルトヤン・リッペルツ氏は、「この実験は過去10年間、多くのグループが試みてきましたが、成功したのは初めてです。我々の成功の鍵は、量子異常ホール絶縁体のフィルム成膜、デバイス製作の全過程、そして超低温測定がすべて同じラボで行われたことです。」と述べています。
この研究成果は、将来の研究における多くの新たな可能性を開きます。次のステップとして、カイラルマヨラナフェルミオンの出現を直接確認し、その特異な性質を解明する実験が計画されています。トポロジカル超伝導とカイラルマヨラナエッジ状態の理解と活用は、情報の消失やデコヒーレンスに対して安定な量子ビットを提供することで、量子コンピュータの革命をもたらす可能性があります。本研究で示されたプラットフォームは、これらの目標に向けた有望な道筋を提供し、より強固でスケーラブルな量子コンピュータの実現に向けた一歩を踏み出しています。
ケルン大学のこの重要な研究は、量子コンピューティングの未来に向けた新たな展望を開くものであり、科学界に大きな影響を与えることでしょう。
詳細内容は、ケルン大学が提供する元記事を参照してください。
【引用元】
【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7
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