(a) Micrografia elettronica a scansione presa durante il processo Jülich:è mostrato uno stampo durante la fabbricazione. L'isolante topologico (indicato in rosso) è già stato depositato selettivamente. In una fase successiva di fabbricazione, il superconduttore si deposita tramite evaporazione con maschera d'ombra. In bianco e nero si possono identificare vari sistemi di maschere. Queste maschere consentono di fabbricare i dispositivi quantistici desiderati completamente in condizioni di vuoto ultraelevato. (b) In tali reti, i ricercatori mirano a spostare i cosiddetti modi di Majorana (rappresentati da stelle) lungo le tracce definite dagli isolanti topologici per eseguire operazioni quantistiche topologicamente protette. Mentre il Majorana blu e viola rimangono nella stessa posizione (x, y) nello spazio, il Majorana verde e bianco si attorcigliano nel tempo, compiendo un nodo nello spazio-tempo. Credito:Forschungszentrum Jülich / Peter Schüffelgen
L'implementazione di materiali quantistici nei chip dei computer consente l'accesso a tecnologie fondamentalmente nuove. Per costruire computer quantistici ad alte prestazioni, Per esempio, gli isolanti topologici devono essere combinati con i superconduttori. Questa fase di fabbricazione è associata a una serie di sfide che sono state ora risolte dai ricercatori di Jülich. I loro risultati sono presentati nell'attuale numero della rivista Nanotecnologia della natura .
Gli Incas usavano i nodi nelle corde nella loro antica scrittura "Quipu" per codificare e memorizzare le informazioni. Il vantaggio:a differenza dell'inchiostro su un foglio di carta, le informazioni memorizzate nei nodi sono robuste contro le influenze distruttive esterne come l'acqua. I nuovi computer quantistici dovrebbero anche essere in grado di memorizzare le informazioni in modo robusto sotto forma di nodi. Per questo, però, nessuna corda è annodata, ma le quasiparticelle sono disposte nello spazio e nel tempo.
Ciò di cui hai bisogno per costruire una tale macchina a nodi quantici sono nuovi materiali, cosiddetti materiali quantistici. Gli esperti parlano di isolanti topologici e superconduttori. La trasformazione di questi materiali in componenti per computer quantistici è di per sé una sfida, soprattutto perché gli isolanti topologici sono molto sensibili all'aria.
Gli scienziati del Forschungszentrum Jülich hanno ora sviluppato un nuovo processo che rende possibile strutturare i materiali quantistici senza esporli all'aria durante la lavorazione. Il "processo Jülich" consente di combinare superconduttori e isolanti topologici nel vuoto ultra spinto e quindi produrre componenti complessi.
Le prime misurazioni nei loro dispositivi mostrano indicazioni degli stati di Majorana. Le "Majorana" sono proprio le promettenti quasiparticelle che devono essere annodate nelle reti mostrate di isolanti topologici e superconduttori al fine di consentire un robusto calcolo quantistico. In un passaggio successivo, i ricercatori dell'Istituto Peter-Grünberg, insieme ai loro colleghi di Aquisgrana, Paesi Bassi e Cina, doteranno le loro reti di elettronica di lettura e controllo per rendere i materiali quantistici accessibili per l'applicazione.
