Cercetătorii au creat materiale bidimensionale cu proprietăți electrice și magnetice speciale. Acestea ar putea fi utilizate în construcţia computerelor cuantice pentru ca acestea să devină mai practice pentru utilizarea de zi cu zi, adică să funcționeze la temperatura camerei.

Materiale 2D

Materialele bidimensionale au stârnit interesul cercetătorilor încă de când oamenii de știință au reușit să izoleze grafenul. De-a lungul timpului s-au efectuat numeroase cercetări privind materialele 2D, datorită numeroaselor aplicații potențiale ale acestora, printre care se numără celulele fotovoltaice, semiconductorii și electrozii.

Recent, cercetătorii de la University of California, Irvine (UCI) au studiat procesele fizice ce caracterizează materialele 2D și posibilele aplicaţii ale acestora în construcţia unor computere având performanțe mult superioare celor actuale.

Cercetătorii UCI au publicat un studiu în revista Nature în care detaliază tehnologia de realizarea a unor  materiale 2D cu proprietăţi electrice și magnetice cu totul deosebite şi care ar putea fi utilizate în construcţia unor computere cuantice topologice, dar și a altor echipamente electronice performante.

„În cele din urmă am ajuns la concluzia că putem utiliza unele teorii exotice, de ultimă oră, din fizică și să facem ceva util”.

„În prezent explorăm posibilitatea de a construi computere cuantice topologice pentru următorii 100 de ani”, a declarat Jing Xia, profesor asociat de fizică și astronomie la UCI.

Materialele 2D au fost observate la temperaturi extrem de scăzute utilizând un microscop cu interferometru Sagnac pe bază de fibră optică. Acest microscop magnetic sensibil a fost construit de Xia și el poate manipula și analiza cu precizie probe minuscule de material bidimensional.

Materiale bidimensionale pentru computere cuanticeMicroscop pentru studierea materialelor bidimensionale. Credit: tetmc/Getty

Materiale revoluţionare pentru calculatoarele cuantice

Cercetătorii UCI au reușit să creeze un material 2D foarte subţire pe bază de crom, germaniu şi telur, care a fost denumit CGT. La fel ca grafenul, CGT poate înlocui siliciul în următoarele generaţii de computere.

Cu toate acestea, spre deosebire de grafen, CGT are şi proprietăți magnetice deosebite, astfel încât acesta ar putea fi utilizat pentru construcţia memoriilor și a dispozitivelor de stocare ale computerelor.

Într-un alt studiu, publicat în revista Science Advances, cercetătorii de la UCI au observat un alt material 2D.

Cu ajutorul unui interferometru Sagnac ei au descoperit un material bidimensional pe bază de nichel şi bismut care poate fi utilizat ca un supraconductor.

Ambele materiale bidimensionale transmit semnalele electronice prin intermediul fermionilor Dirac sau Majorana și nu prin intermediul electronilor, ca în siliciu. Deoarece aceste particule nu au masă, ele se pot deplasa cu o viteză apropiată de viteza luminii și din acest motiv sunt ideale pentru construcţia computerelor cuantice.

„În prezent încercăm să obţinem aceste materiale bidimensionale la o temperatură apropiată de cea a camerei”, a declarat Xia.

Într-un studiu separat, care a apărut în Nature Materials, se arată că este posibil să se obţină materiale 2D la temperatura camerei. Acestea sunt necesare pentru funcționarea viitoarelor computere cuantice, deoarece computerele cuantice existente pot funcţiona doar în condiții extreme prin care se asigură stabilitatea biţilor cuantici (qubiți).

Qubiții stau la baza funcţionării calculatoarelor cuantice. Spre deosebire de biții binari obișnuiți, qubiții se pot afla într-o superpoziţie de stări cuantice şi această proprietate le conferă computerelor cuantice puterea lor de calcul mult superioară calculatoarelor obişnuite.

Noile materialele 2D pot sta la baza construcţiei unor cipuri cuantice care procesează eficient aceşti qubiţi la temperatura camerei.

Atunci când computerele cuantice vor putea funcționa în condiții obişnuite, ele vor revoluţiona cercetarea ştiinţifică, permițându-ne să rezolvăm probleme dintre cele mai complexe mai repede decât oricând.

Sursă: Futurism