Chodzi o jeden z materiałów zmiennofazowych, czyli pochłaniający, przechowujący i uwalniający duże ilości energii w przeliczeniu na jednostkę masy w zakresie temperatury przemiany fazowej. Zdaniem członków zespołu badawczego stojących za publikacją zamieszczoną w Nature Communications, mógłby on posłużyć do przechowywania kubitów nawet w sytuacji, gdy komputer kwantowy będzie wyłączony.
Czytaj też: Elektrony zachowują się wbrew oczekiwaniom fizyków. Zaskakujące wyniki obserwacji
Kubity, czyli bity kwantowe, różnią się od klasycznych bitów, ponieważ mogą znajdować się w stanie superpozycji. Oznacza to, że nie przyjmują jedynie wartości 0 lub 1, ale również obie jednocześnie. Zdecydowanie zwiększa to możliwości warunkujące przetwarzanie informacji, a co za tym idzie – wykonywanie obliczeń. Z tego względu komputery kwantowe wykorzystujące kubity mogłyby zrewolucjonizować wiele dziedzin, od projektowania leków i materiałów, po poznawanie największych tajemnic wszechświata.
Autorzy najnowszych badań podkreślają, że wykorzystując ciepło można doprowadzić do przełączania kryształu żelaza, germanu i telluru między dwiema fazami elektronowymi. W każdej z nich zachodzi ograniczony ruch elektronów, co prowadzi do powstawania topologicznie chronionych stanów kwantowych. Przy ich udziale powinno dać się ograniczyć występowanie błędów wynikających ze zjawiska zwanego dekoherencją.
Co ciekawe, pierwotne zainteresowanie tym materiałem wynikało z jego obiecujących właściwości magnetycznych, ale w toku dalszych ekspertyz naukowcy zwrócili uwagę na jeszcze większy drzemiący w nim potencjał. Wyniki analiz były na tyle niespodziewane, że fizycy potrzebowali aż dwóch lat na wyjaśnienie, co stoi za obserwowanymi zjawiskami. Chodziło między innymi o fakt, że część kryształów schładzała się szybciej od pozostałych – miało to miejsce w sytuacji, gdy zostały podgrzane przed rozpoczęciem eksperymentów.
Naukowcy wyjaśniają, że stop żelaza, germanu i telluru nie musi być topiony i rekrystalizowany, aby doszło do zmiany fazy. Wakansy, czyli puste miejsca atomowe w sieci krystalicznej, były zamiast tego ułożone we wzory, których struktura była zależna od tego, jak szybko kryształ się ochładzał. Ponowne jego podgrzanie prowadziło do przejścia między fazami.
To bardzo innowacyjne podejście, a idea zakładająca wykorzystanie kolejności występowania wakansów w celu kontrolowania topologii może okazać się przełomowa. W długofalowej perspektywie mówi się bowiem o poważnych zmianach w topologii elektronowej – być może także w odniesieniu do innych materiałów. Teraz pozostaje nam czekać na wdrożenie tego podejścia w celu projektowania pamięci flash przystosowanej do przechowywania kubitów.