ქვანტური კომპიუტერი — ესაა ჰიპოთეტური გამომთვლელი მოწყობილობა, რომელიც ქვანტური ალგორითმების შესრულების გზით მუშაობისას იყენებს ქვანტურ-მექანიკურ ეფექტებს, როგორიცაა ქვანტური სუპერპოზიციის პრინციპი და ქვანტური გადახლართულობა.

ასეთი კომპიტერები გადაამუშავებენ ინფორმაციას, რომელიც ჩაწერილია არა კლასიკური ბიტების (1 და 0 ), არამედ ქუბიტების, (ანუ ქვანტური ბიტი) საშალებით. ქვანტური ბიტი კლასიკური ბიტის ქვანტური ანალოგია. ქუბიტი, ორ მდგომარეობიან ქვანტურ სისტემებს აღწერს, მაგალითად ფოტონის პოლარიზაციას, ან ელექტრონის სპინს.

კლასიკურ სისტემაში, ბიტი ორი მდგომარეობიდან აუცილებლად ერთ-ერთში უნდა იყოს. თუმცა, ქვანტური მექანიკის მიხედვით ქუბიტს შეუძლია ორი მდგომარეობის სუპერპოზიციურ მდგომარეობაში იყოს. ქვანტური ინფორმაციის ამ თვისებას მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს ქვანტური კომპიუტერებისთვის.

ქვანტური გამოთვლების რეალიზაციისათვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტია ტოპოლოგიური ზეგამტარები. ასეთი მასალები გამოიყენება გარემოსგან ქუბიტების დასაცავად, რადგან მათ ახასიათებთ ძალიან დიდი კოჰერენტულობის დრო. მეცნიერები ფიქრობენ, რომ ე.წ. „კაგომე“ მეტალები არის ის მასალები, რომლებიც შეიძლება აღმოჩნდნენ ტოპოლოგიური ზეგამტარები. ამის მიზეზი არის ის, რომ კაგომე მეტალებს ახასიათებთ ტოპოლოგიური ელექტრონული სტრუქტურა და მათ შეუძლიათ მიიღონ ზეგამტარული შეთანხმებული ელექტრონულ-ფონონური კავშირი. დღეს დღეისობით არსებული პრობლემა არის ამ ორი საჭირო თვისების ერთობლივად რეალიზება.

კალიფორნიის სანტა ბარბარას უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეძლეს ისეთი ზეგამტარი კაგომე მეტალის სინთეზეი, რომელიც ასევე ხასიათდება ტოპოლოგიური ზედაპირის მდომარეობით. [1].

მეცნიერებმა შექმნეს ცეზიუმით მდიდარი მასალა რომელიც ფორმირდება ფენოვანი კრისტალური მეტალის ფორმით. თითოეული ფენის მესერის სტრუქტურა წააგავს იაპონიაში ფართოდ გავრცელებულ ქსოვის ქარგას, რომელსაც კაგომე ეწოდება. ამ ორგანზომილებიანი ფენების შესწავლისას აღმოჩნდა რომ მათ ახასიათებთ ზედაპირული ელექტრონული მდგომარეობები რომელიც ატარებენ ელექტრულ დენს. ხოლო 2.5 კელვინზე მცირე ტემპერატურაზე ის ხდება ზეგამტარი. მეცნიერების თქმით ეს არის პირველი შემთხვევა როდესაც 2-განზომილებიან სისტემას ახასიათებს ზეგმატარობა, აქამდე ეს თვისება მხოლოდ 3-განზომილებიან კაგომე სტრუქტურებში იყო დამზერილი. ამ აღმოჩენის შემდეგ ვარაუდობენ რომ მსგავსი მეტალების გამოკვლევა მისცემთ საშუალებას ზეგამტარობის მოვლენისა და ზედაპირული ელექტრონების შორის არსებული კავშირის შესწავლისა.

–

წყარო

B. Ortiz et al., “CsV3Sb5:A Z2 topological kagome metal with a superconducting ground state, ” Phys. Rev. Lett. 125, 247002 (2020).