.The Magnetic Twist: Hybrid Superconductors Unlock Quantum Computing Potential
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.The Magnetic Twist: Hybrid Superconductors Unlock Quantum Computing Potential
자기적 트위스트: 하이브리드 초전도체로 양자 컴퓨팅 잠재력 발휘
주제:양자 컴퓨팅초전도성뷔르츠부르크 대학교 작성자: 뷔르츠부르크 대학교 2024년 4월 7일 초전도 개념 연구원들이 자기 특성을 통합하는 새로운 하이브리드 초전도체를 만들어 보다 안정적인 양자 컴퓨팅을 위한 길을 열었습니다. 신용: SciTechDaily.com APRIL 7, 2024
뷔르츠부르크 대학 연구진을 포함한 국제팀이 특별한 초전도 상태를 만드는 데 성공했다. 이 발견은 양자 컴퓨터의 발전을 앞당길 수 있습니다. 초전도체는 전기 저항 없이 전기를 전도할 수 있는 물질로 MRI 기계, 자기 부상 열차, 입자 가속기의 전자 부품에 이상적인 기본 재료입니다. 그러나 기존의 초전도체는 자성에 의해 쉽게 교란됩니다. 국제적인 연구자 그룹이 자성에 의해 강화되고 기능이 특별히 제어될 수 있는 안정적인 근접 초전도체로 구성된 하이브리드 장치를 구축하는 데 성공했습니다.
그들은 초전도체를 위상 절연체로 알려진 특수 반도체 재료와 결합했습니다. “위상 절연체는 표면에서는 전기를 전도하지만 내부에서는 전기를 전도하지 않는 물질입니다. 이는 독특한 위상 구조, 즉 전자의 특별한 배열 때문입니다.”라고 뷔르츠부르크 대학(JMU) 위상 절연체 연구소의 물리학자인 Charles Gould 교수는 설명합니다. "흥미로운 점은 토폴로지 절연체에 자기 원자를 장착하여 자석에 의해 제어될 수 있다는 것입니다." Millikevin 측정용 샘플 홀더 밀리켈빈(-273°C)에서 측정하기 위한 샘플 홀더입니다. 출처: Mandal/JMU,
-Firefly를 사용하여 측면으로 확장 초전도체와 위상 절연체는 결합되어 비초전도 물질의 얇은 층으로 분리된 두 초전도체 사이의 연결인 소위 조셉슨 접합을 형성했습니다. Gould는 "이를 통해 초전도성과 반도체 의 특성을 결합할 수 있었습니다 ."라고 말했습니다.
-“그래서 우리는 초전도체의 장점과 위상 절연체의 제어 가능성을 결합했습니다. 외부 자기장을 이용하면 이제 초전도 특성을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이것은 양자물리학의 진정한 돌파구입니다!”
초전도성과 자성을 만나다
특별한 조합은 초전도성과 자성이 결합된 이국적인 상태를 만들어냅니다. 일반적으로 이들은 거의 공존하지 않는 반대 현상입니다. 이는 근접 유발 Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(p-FFLO) 상태로 알려져 있습니다. 새로운 “제어 기능을 갖춘 초전도체”는 양자 컴퓨터 개발과 같은 실제 응용에 중요할 수 있습니다.
-양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 비트가 아닌 양자비트(큐비트)를 기반으로 하며, 두 가지 상태가 아닌 여러 상태를 동시에 가정할 수 있다. "문제는 양자 비트가 전기장이나 자기장과 같은 외부 영향에 매우 민감하기 때문에 현재 매우 불안정하다는 것입니다."라고 물리학자 Gould는 말합니다. “우리의 발견은 양자 비트를 안정화하여 미래에 양자 컴퓨터에 사용할 수 있도록 도울 수 있습니다.”
국제양자연구팀 실험적 연구는 뷔르츠부르크에 있는 Laurens W. Molenkamp 교수의 실험물리학 III 의장 팀에 의해 수행되었습니다. 이번 연구는 스페인 산세바스티안 재료물리센터(CFM)의 F. Sebastian Bergeret 교수 그룹과 네덜란드 델프트 공과대학의 Teun M. Klapwijk 교수 그룹의 이론 전문가들과 긴밀한 협력을 통해 수행되었습니다. 참고 자료: Pankaj Mandal, Soumi Mondal, Martin P. Stehno, Stefan Ilić, F. Sebastian Bergeret, Teun M. Klapwijk, Charles Gould 및 Laurens W. Molenkamp, 32의 "묽은 자기 위상 절연체 기반 Josephson 접합에서 자기적으로 조정 가능한 초전류" 2024년 3월, 자연물리학 . DOI: 10.1038/s41567-024-02477-1 국제 연구 그룹은 Cluster of Excellence ct.qmat(양자 재료의 복잡성 및 위상학), 독일 연구 재단(DFG), 바이에른 자유 주, 스페인 Agencia Estatal de Investigación(AEI), 유럽 연구 기관의 자금을 지원 받았습니다. 프로그램 Horizon 2020 및 EU ERC 고급 보조금 프로그램.
메모 2404080600 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 비트가 아닌 양자비트(큐비트)를 기반으로 하며, 두 가지 상태가 아닌 여러 상태를 동시에 가정할 수 있다. 문제는 양자 비트가 전기장이나 자기장과 같은 '외부 영향에 매우 민감하기 때문에 현재 매우 불안정하다'는 것이다.
그래서 연구진은 Firefly를 사용하여 측면으로 확장 초전도체와 위상 절연체는 결합되어 비초전도 물질의 얇은 층으로 분리된 두 초전도체 사이의 연결인 소위 조셉슨 접합을 형성했다. 이를 통해 초전도성과 반도체 의 특성을 결합할 수 있었다. 이제 초전도체와 외부 자기장을 이용하면 이제 초전도 특성을 정밀하게 제어할 수 있다. 이것은 양자물리학의 진정한 돌파구이라고 주장한다.
연구진은 외부의 자기장과 초전도체의 자기 특성을 통합하는 새로운 하이브리드 초전도체를 만들어 보다 안정적인 양자 컴퓨팅을 위한 길을 열었다.
그들은 초전도체를 위상 절연체로 알려진 특수 반도체 재료와 결합했다. 위상 절연체는 표면에서는 전기를 전도하지만 내부에서는 전기를 전도하지 않는 물질이다. 이는 독특한 위상 구조, 즉 전자의 특별한 배열 때문이다.
어쩌면 그 배열이 qpeoms 적층 위상구조인 msbase일 수도 있다. 흥미로운 점은 토폴로지 절연체에 스핀을 가진 자기 원자를 장착하여 전자석에 의해 msbase에 들락거리는 초전도체성을 가진 qpeoms로 외부에서 'msbase의 내부를 제어될 수 있다'는 것이다.
-Expand laterally using Firefly The superconductor and topological insulator were combined to form a so-called Josephson junction, a connection between two superconductors separated by a thin layer of non-superconducting material. “This allowed us to combine the properties of superconductivity and semiconductors,” Gould said.
- “So we combined the advantages of superconductors with the controllability of topological insulators. Using an external magnetic field, superconducting properties can now be precisely controlled. “This is a real breakthrough in quantum physics!”
-Quantum computers, unlike conventional computers, are based on quantum bits (qubits) rather than bits, and can assume multiple states at the same time rather than two states. “The problem is that quantum bits are currently very unstable because they are very sensitive to external influences such as electric or magnetic fields,” says physicist Gould. “Our discovery could help stabilize quantum bits so they can be used in quantum computers in the future.”
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Memo 2404080600 My thought experiment qpeoms storytelling
Unlike conventional computers, quantum computers are based on quantum bits (qubits) rather than bits, and can assume multiple states at the same time rather than two states. The problem is that quantum bits are 'currently very unstable because they are very sensitive to external influences' such as electric or magnetic fields.
So the researchers used Firefly to combine a laterally extended superconductor and a topological insulator to form a so-called Josephson junction, a connection between two superconductors separated by a thin layer of non-superconducting material. Through this, it was possible to combine the properties of superconductivity and semiconductors. By using superconductors and external magnetic fields, it is now possible to precisely control superconducting properties. This is claimed to be a true breakthrough in quantum physics.
Researchers have created a new hybrid superconductor that integrates the magnetic properties of a superconductor with an external magnetic field, paving the way for more stable quantum computing.
They combined superconductors with special semiconductor materials known as topological insulators. A topological insulator is a material that conducts electricity on the surface but does not conduct electricity on the inside. This is due to its unique topological structure, that is, the special arrangement of electrons.
Maybe the array is msbase, a qpeoms stacked topology. What is interesting is that the interior of msbase can be controlled from the outside with qpeoms, which have superconductivity and move in and out of msbase by electromagnets by attaching magnetic atoms with spin to a topological insulator.
Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd0000e0
000ac0f00bde
0c0fab000e0d
e00d0c0b0fa0
f000e0b0dac0
d0f000cae0b0
0b000f0ead0c
0deb00ac000f
ced0ba00f000
a0b00e0dc0f0
0ace00df000b
0f00d0e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
A path of qpeoms.msbase.oss
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Nonvolatile quantum memory: Discovery points path to flash-like memory for storing qubits
비휘발성 양자 메모리: 큐비트를 저장하기 위해 플래시 같은 메모리에 대한 경로를 발견했습니다
라이스대학교 제이드 보이드(Jade Boyd) 5개 라이스 대학 연구소와 12개 이상의 협력 기관의 물리학자들은 양자 비트 정보 또는 큐비트가 잠재적으로 저장될 수 있는 두 위상 위상 사이에서 철, 게르마늄 및 텔루르 결정을 열을 사용하여 전환하는 방법을 발견했습니다.
연구진은 결정 격자의 빈 원자 위치가 한 단계(왼쪽)에서는 무작위로 분포되어 있고 다른 단계(오른쪽)에서는 순서가 지정되어 있음을 보여주었습니다. 결정은 강렬한 열 속에서 형성되며 얼마나 빨리 냉각되는지에 따라 결정의 위상이 결정됩니다. 이를 입증하기 위해 연구진은 결정을 재가열하고 더 길거나 짧은 시간 동안 냉각시켜 단계를 켜고 끌 수 있음을 보여주었습니다. 그 결과 전자 토폴로지를 결정하는 결정 대칭이 변경됩니다. 출처: Han Wu/Yi 연구 그룹/Rice University.APRIL 6, 2024
라이스 대학교 물리학자들은 양자 컴퓨터가 작동하는 경우에도 양자 비트 정보 또는 큐비트를 저장할 수 있는 플래시 같은 메모리를 만드는 데 잠재적으로 사용될 수 있는 상 변화 양자 물질과 이와 유사한 물질을 찾는 방법을 발견했습니다. 아래에. 상변화 물질은 상업적으로 이용 가능한 비휘발성 디지털 메모리에 사용되어 왔습니다. 예를 들어, 재기록 가능한 DVD에서는 레이저를 사용하여 미세한 물질 조각을 가열하고 냉각되어 결정이나 무정형 덩어리를 형성합니다.
광학적 특성이 매우 다른 두 가지 재료의 위상이 디지털 정보 비트의 1과 0을 저장하는 데 사용됩니다. 최근 Nature Communications 에 발표된 공개 연구 에서 라이스 물리학자 Ming Yi와 12개 기관의 36명 이상의 공동 저자는 열을 사용하여 두 전자 단계 사이에서 철, 게르마늄 및 텔루르 결정을 전환할 수 있음을 유사하게 보여주었습니다. 이들 각각에서 전자의 제한된 움직임은 위상적으로 보호된 양자 상태를 생성합니다. 궁극적으로 큐비트를 위상적으로 보호된 상태로 저장하면 양자 컴퓨팅을 괴롭혀온 결맞음 관련 오류를 잠재적으로 줄일 수 있습니다.
이씨는 이번 발견에 대해 "이것은 완전히 놀라운 일이었다"고 말했다. "우리는 처음에 이 물질의 자기적 특성 때문에 관심을 가졌습니다. 그러나 측정을 수행하여 이 한 단계를 확인하고, 또 다른 측정을 위해 다른 단계를 확인했습니다. 명목상으로는 동일한 물질이었지만 결과는 매우 달랐습니다. 다른." 라이스 대학교의 실험 물리학자인 Han Wu(왼쪽)와 이론 물리학자인 Lei Chen은 정보의 양자 비트를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리를 만드는 데 잠재적으로 사용될 수 있는 상 변화 양자 물질을 발견하기 위해 12개 이상의 연구 기관의 동료들과 협력했습니다. 또는 큐비트.
Wu와 Chen은 이 연구에 대해 Nature Communications 에서 동료 검토를 거친 연구의 주요 저자입니다 . 출처: Gustavo Raskosky/Rice University. 실험에서 무슨 일이 일어나고 있는지 해독하는 데 2년 이상이 걸렸으며 수십 명의 동료와 협력하여 작업했습니다. 연구자들은 일부 결정 샘플이 실험 전에 가열되었을 때 다른 것보다 더 빨리 냉각되었음을 발견했습니다. 대부분의 상변화 메모리 기술에 사용되는 재료와는 달리, Yi와 동료들은 철-게르마늄-텔루륨 합금이 상변화를 위해 녹이거나 재결정화될 필요가 없다는 것을 발견했습니다.
오히려 그들은 결정이 얼마나 빨리 냉각되는지에 따라 공극으로 알려진 결정 격자의 빈 원자 위치가 서로 다른 순서의 패턴으로 배열된다는 것을 발견했습니다. 하나의 패턴화된 단계에서 다른 단계로 전환하기 위해 그들은 단순히 결정을 재가열하고 더 길거나 더 짧은 시간 동안 냉각할 수 있음을 보여주었습니다. "재료의 공석 순서를 변경하려는 경우 일반적으로 모든 것을 녹여야 하는 것보다 훨씬 낮은 온도에서 발생합니다"라고 Yi는 말했습니다. 그녀는 공석 순서의 변화에 따라 양자 물질의 위상학적 특성이 어떻게 변하는지 탐구한 연구는 거의 없다고 말했습니다.
그녀는 재료의 전환 가능한 공석 명령에 대해 "이것이 핵심 발견입니다"라고 말했습니다. "토폴로지를 제어하기 위해 공석 순서를 사용한다는 아이디어가 중요합니다. 아직 실제로 탐구되지 않았습니다. 사람들은 일반적으로 완전히 화학량론적 관점에서만 재료를 보고 있습니다. 즉, 모든 것이 다음으로 이어지는 고정된 대칭 세트로 점유되어 있음을 의미합니다. "전자 토폴로지의 일종입니다.
공극 순서의 변화는 격자 대칭을 변경합니다. 이 연구는 이것이 전자 토폴로지를 어떻게 바꿀 수 있는지 보여줍니다. 그리고 공극 순서를 사용하여 다른 재료의 토폴로지 변화도 유도할 수 있을 것 같습니다." 이번 연구의 공동 저자이자 Rice 이론물리학자 Qimiao Si는 다음과 같이 말했습니다. "저의 실험 동료들이 결정체 대칭의 변화를 즉석에서 조정할 수 있다는 것이 놀랍습니다. 이는 완전히 예상치 못한, 그러나 완전히 환영받는 이론 전환 능력을 가능하게 합니다. 또한 우리는 강한 상관 관계와 공간 그룹 대칭의 협력을 통해 새로운 형태의 토폴로지를 설계하고 제어하려고 합니다 ."
연구의 주요 저자는 Rice의 Han Wu와 Lei Chen이며, 추가적인 Rice의 공동 저자로는 Jianwei Huang, Xiaokun Teng, Yucheng Guo, Mason Klemm, Chuqiao Shi, Chandan Setty, Yaofeng Xie, Bin Gao, Junichiro Kono, Pengcheng Dai가 있습니다. , Yimo Han 및 Si Yi, Dai, Han, Kono 및 Si는 각각 Rice Quantum Initiative 및 Rice Center for Quantum Materials의 회원입니다. 이번 연구는 워싱턴대 로스앨러모스 국립연구소, 경희대, 펜실베니아대, 예일대, 캘리포니아대 데이비스, 코넬대, 캘리포니아대 버클리대, 스탠포드대 연구진이 공동 집필했다. 선형 가속기 센터 국립 가속기 연구소, 브룩헤이븐 국립 연구소 및 로렌스 버클리 국립 연구소. 추가 정보: Han Wu 외, 실온에 가까운 반데르발스 강자성체의 가역적 비휘발성 전자 스위칭, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46862-z 저널 정보: 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 라이스대학교 제공
https://phys.org/news/2024-04-nonvolatile-quantum-memory-discovery-path.html
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메모 240408_0509, 0614 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
큐비트를 사용하려면 물질이 공극을 만들어내야 한다는 점을 연구진이 깨닫았다. 그 공극은 qpeoms에 잔뜩있다. 간단히 보기1.로 나타내 보이겠다.
보기1. 공극은 0으로 표시했다. 보기1.은 4×4사이즈이다. 냉각되면 더큰 사이즈로 변한다. 가장 큰 우주크기 사이즈가 절대온도 0k 근처인 샘플 oms.vix.ain 이다. 격자간격이 1nano 안에 0k가 실현될 수 있다면 그게 가장큰 사이즈에 큐비트 공극이 들어간다. 허허.
보기1. 4x4 size (nk)
1000
0010
0100
0010
보기1.에서 1은 공석을 따라 이동한다. 온도가 낮아지면 1은 vixer가 smolas를 거느리고 있음을 알게 된다. 공석으로 이동하려면 vixer가 vixxer로 변하거나 위치를 zz'내에서 이동하거나, smolas의 susqer의 전하들이 자유롭게 이동할 수 있어야 한다. 공석은 치밀하게 비워둔 자리이며 그 원본은 모두를 비우거나 banc로 일부 비워주는 ems가 있다.
Source 1.
Unlike the materials used in most phase change memory technologies, Yi and his colleagues found that the iron-germanium-tellurium alloy does not need to be melted or recrystallized to change phase. Rather, they found that empty atomic positions in the crystal lattice, known as vacancies, become arranged in patterns of different orders, depending on how quickly the crystal cools. To switch from one patterned phase to another, they showed that they could simply reheat the crystals and cool them for longer or shorter times.
“If you want to change the eutectoid sequence of a material, that usually happens at a much lower temperature than you would need to melt everything,” Yi said.
She said little research has explored how the topological properties of quantum materials change with changes in the vacancy order.
“This is a key finding,” she said of the material’s convertible vacancy order. “The idea of using vacancy ordering to control topology is important, and has not really been explored yet. People typically look at materials only from a purely stoichiometric perspective, meaning that everything is occupied by a fixed set of symmetries that lead to It means “it is a type of electronic topology.” Changes in pore order change the lattice symmetry. This study shows how this can change electronic topology. And it seems possible that pore ordering could be used to induce topological changes in other materials as well.”
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Memo 240408_0509, 0614 My thought experiment qpeoms storytelling
The researchers realized that in order to use qubits, the material must create voids. Those voids are plentiful in qpeoms. I will briefly show it as example 1.
Example 1. Voids were marked as 0. Example 1 is 4×4 in size. When cooled, it changes to a larger size. The largest universe size is the sample oms.vix.ain, which is near the absolute temperature of 0k. If 0k can be realized within a lattice spacing of 1 nanometer, the largest size will contain a qubit gap. haha.
Example 1. 4x4 size (nk)
1000
0010
0100
0010
In example 1, 1 moves along the vacancy. As the temperature drops, 1 realizes that the vixer has smolas. To move to a vacancy, the vixer must change into a vixxer, move its position within zz', or the charges of the susqer of the smolas must be able to move freely. Vacancy is a position that has been carefully vacated, and the original has an EMS that vacates all or vacates part of the position with a banc.
Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd0000e0
000ac0f00bde
0c0fab000e0d
e00d0c0b0fa0
f000e0b0dac0
d0f000cae0b0
0b000f0ead0c
0deb00ac000f
ced0ba00f000
a0b00e0dc0f0
0ace00df000b
0f00d0e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
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0010010000
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2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
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000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
A path of qpeoms.msbase.oss
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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