XS
SM
MD
LG
Государственный Университет Телекоммуникаций

Адрес:
03110, Украина
г. Киев, ул. Соломенская, 7
Контактная информация:
Государственный Университет Телекоммуникаций

Практическое открытие фермиона Майораны – новый шаг в поисках кубитов для квантовых компьютеров

16:13, 16-02-2021

В Государственном университете телекоммуникаций готовятся специалисты по компьютерной инженерии. Подготовка специалистов этого направления подразумевает формирование и развитие общих компентентностей, которые будут способны обеспечить решения разных задач, практических проблем построения и настройки компьютерних систем. Для этого необходима подготовка студентов по базовым знаниям фундаментальних дисциплин, которые  включают и достижения современной науки. Следуя инновационным принципам, на кафедре физики в учебную  программу по дисциплине «Физика» включены вопросы по элементам квантовой механики.

В мире науки и техники продолжается стремительное развитие квантовых компьютеров. Физики из Массачуссетского технологического института сообщили о том, что им удалось наблюдать на поверхности золота элементарные частицы, одновременно являющиеся собственными античастицами — фермионы Майораны. Эти необычные частицы были названы в честь итальянского физика Этторе Майорана, который теоретически обосновал возможность их существования. Но, несмотря на то, что майорановские фермионы хорошо вписывались во многие модели, найти их не могли очень долго. Лишь в 2017 году группа физиков из США и Китая смогла их обнаружить, использовав для этого сложную двухслойную структуру, состоящую из ниобиевого сверхпроводника и топологического изолятора из сурьмы, висмута и теллурида хрома.

Ученые использовали систему из золотых нано нитей толщиной около четырех нанометров с вкраплениями ферромагнетика (сульфида европия) на сверхпроводящей ванадиевой подложке. Сканируя поверхность золота у ферромагнитных островков при помощи туннельной микроскопии, исследователи обнаружили характерные пики сигналов, которые, согласно теории, могут генерироваться лишь парами фермионов Майораны.

Дело в том, что в любом сверхпроводнике электроны проходят через определенные уровни энергии, изменяющиеся ступенчато и разделенные так называемыми запрещенными зонами. Энергетические пики, фиксируемые в этих зонах, являются признаками пар частица — античастица.

Майорановские фермионы — экзотическое явление, которое ученые давно мечтали увидеть. Теперь их наблюдают в очень простом материале — золоте. Доказано, что они существуют, стабильны и легко масштабируются.

Следующая задача, которую хотят решить ученые — практическое использование необычных фермионов. Согласно расчетам на фермионах Майораны можно построить стабильные кубиты для квантовых вычислений. Идея состоит в том, что кубит (минимальный элемент для хранения информации в квантовом компьютере) будет состоять из комбинаций пар фермионов, каждая из которых будет отделена от своего «партнера». Если шумовые искажения влияют на одного члена пары, другой должен остаться без изменений, тем самым сохраняя целостность кубита и позволяя ему правильно выполнять вычисления.

Для создания квантового компьютера совместят темпоральные кристаллы и майорановские фермионы.

Создав из темпорального кристалла частицу, являющуюся собственной античастицей, физики собираются сделать квантовый компьютер, который будет намного надежнее и легче других разработок.

Работа исследователей из Массачусетского технологического института также дает возможность создавать системы, масштабируемые для создания тысяч и даже миллионов кубитов. Схемы полупроводниковых структур, предложенных в более ранних работах, для этого малопригодны, так как требуют исключительной точности при выращивании полупроводниковых кристаллов и чрезмерно трудоемки. Предложенная структура стабильна и экономически выгодна.

Такая информация важна для студентов кафедры Компьютерной инженерии ГУТ, которая готовит специалистов по этому направлению. Это очень интересная, перспективная и востребованная специальность.

 

Приглашаем будущих абитуриентов поступать в Государственный  университет телекоммуникаций!

Читайте также
13:39, 16-04-2021
Просмотров: 733