De mysteries van topologische supergeleiders ontrafelen

Saskatoon – Ryan Day bestudeert supergeleiders. Materialen die elektriciteit perfect geleiden, verliezen geen energie voor verwarming en weerstand. In het bijzonder bestudeert de UC Berkeley-wetenschapper hoe supergeleiders en hun tegenpolen naast elkaar kunnen bestaan. Isolatiematerialen stoppen de stroom van elektronen.

Materialen die deze twee tegengestelde toestanden combineren, topologische supergeleiders genoemd, zijn begrijpelijk vreemd, moeilijk te beschrijven en te engineeren, maar als je ze correct kunt ontwerpen, kunnen ze een belangrijke rol spelen in kwantumcomputers.

“Elke computer is vatbaar voor fouten, en dat is niet anders wanneer je overstapt op quantum computing – het wordt steeds moeilijker te beheren. Topologische quantum computing is een platform waarvan wordt gedacht dat het veel van de meest voorkomende bronnen van fouten kan omzeilen , maar topologisch computergebruik vereist dat we een deeltje maken dat niet ongekend is in de natuur.

Vandaag kwam hij naar de Canadian Light Source van de University of Saskatchewan om de QMSC Beamline te gebruiken, een faciliteit die is opgezet om dit soort vragen in kwantummaterialen te onderzoeken. De capaciteiten zijn ontwikkeld onder leiding van Andrea Damascelli, wetenschappelijk directeur van het Stewart Blusson Quantum Matter Institute bij UBC, die ten tijde van dit onderzoek een PhD-student was.

De resultaten van dit werk zijn gepubliceerd in fysieke beoordeling door, levert verder bewijs dat lithiumijzerarsenide topologische toestanden op het oppervlak ondersteunt, en is de sleutel tot het gebruik van het materiaal in kwantumcomputers. Het onthult ook potentiële uitdagingen voor technische materialen voor deze toepassingen, een gebied van toekomstig onderzoek.

“Door deze experimenten te doen, kunnen we dit materiaal op een veel betere manier begrijpen en gaan we nadenken over hoe we het daadwerkelijk kunnen gebruiken, en hopelijk bouwt iemand er een kwantumcomputer mee en wint iedereen.”