Команда физиков смогла получить топологическую сверхпроводимость на джозефсоновском контакте. Открытие поможет разработать квантовые компьютеры, защищенные от ошибок.

Топологически защищенными, или топологическими изоляторами, называют материалы, в которых наблюдается сложная структура энергетических зон. Благодаря этому на их поверхности возникает проводящее состояние. Электроны в таких материалах не могут рассеиваться в объеме, и их направление движения можно точно определить.

Это свойство топологических проводников делает их перспективными в использовании в качестве кубитов в квантовых компьютерах. Кубиты обычно страдают от неустойчивости, но новые материалы могут это исправить.

Прорыв в этом направлении сделали ученые из Нью-Йоркского университета. Они проанализировали переход из обычного состояния сверхпроводимости в новое топологическое, измерив энергетический барьер между ними. В качестве модели, на которой проводились исследования, ученые использовали джозефсоновский контакт — соединение двух сверхпроводников, между которыми находится слой диэлектрика. Его создали, используя два материала — алюминий и арсенид индия.

Получив величину энергии перехода, ученые сосредоточили свое внимание на майорановских фермионах — частицах, которые одновременно являются своей же античастицей. Майорановские фермионы — лучшие кандидаты на роль кубитов. Однако до сих пор их оказывается очень трудно получить. Расчеты американских физиков позволяют на шаг приблизиться к созданию двумерных платформ, на которых было бы возможно существование стабильных майорановских фермионов.

Именно такие новые платформы смогут применяться в квантовых компьютерах для обеспечения безопасных и быстрых вычислений. По словам ученых, их работа открывает путь для построения масштабируемых топологических кубитов и манипулирования их состояниями.