Благодаря своим превосходным свойствам топологические кубиты могут помочь совершить прорыв в разработке квантового компьютера, предназначенного для универсальных приложений. До сих пор еще никому не удалось однозначно продемонстрировать квантовый бит или, если коротко, кубит такого рода в лаборатории. Однако ученые из Forschungszentrum Jülich в какой-то степени претворили это в жизнь. Им впервые удалось интегрировать топологический изолятор в обычный сверхпроводящий кубит. Как раз к «Всемирному дню квантов» 14 апреля их новый гибридный кубит попал на обложку последнего номера журнала Nano Letters.
Квантовые компьютеры считаются компьютерами будущего. Используя квантовые эффекты, они обещают предоставить решения очень сложных проблем, которые не могут быть решены обычными компьютерами в реалистичные сроки. Однако до широкого использования таких компьютеров еще далеко. Современные квантовые компьютеры обычно содержат лишь небольшое количество кубитов. Основная проблема в том, что они очень склонны к ошибкам. Чем больше система, тем сложнее полностью изолировать ее от внешней среды.
Поэтому большие надежды возлагаются на новый тип квантового бита - топологический кубит. Этот подход используется несколькими исследовательскими группами, а также такими компаниями, как Microsoft. Особенностью этого типа кубитов является то, что он топологически защищен; особая геометрическая структура сверхпроводников, а также их особые свойства электронного материала обеспечивают сохранение квантовой информации. Поэтому топологические кубиты считаются особенно надежными и в значительной степени невосприимчивыми к внешним источникам декогеренции. Они также обеспечивают быстрое время переключения, сравнимое с тем, которое достигается с помощью обычных сверхпроводящих кубитов, используемых Google и IBM в современных квантовых процессорах..
Однако пока не ясно, удастся ли нам когда-нибудь создать топологические кубиты. Это связано с тем, что до сих пор отсутствует подходящая материальная база для экспериментального создания специальных квазичастиц, необходимых для этого, несомненно. Эти квазичастицы также известны как майорановские состояния. До сих пор их можно было однозначно продемонстрировать только в теории, но не в экспериментах. Гибридные кубиты, впервые созданные исследовательской группой под руководством доктора Петера Шюффельгена из Института Петера Грюнберга (PGI-9) исследовательского центра Юлиха, теперь открывают новые возможности в этой области. Они уже содержат топологические материалы в критических точках. Таким образом, этот новый тип гибридного кубита предоставляет исследователям новую экспериментальную платформу для проверки поведения топологических материалов в высокочувствительных квантовых схемах.