Ein ungewöhnlicher supraleitender Zustand, der im Material Uran-Ditellurid (UTe2) beobachtet wurde, könnte dazu beitragen, bekannte Herausforderungen bei der Weiterentwicklung von Quantencomputern zu überwinden.
Forscher des Labors der Macroscopic Quantum Matter Group am University College Cork (UCC) entdeckten die einzigartigen Eigenschaften, die es den Elektronen ermöglichen, frei und ohne Widerstand entlang einer Art Quantenwasserrutsche zu fließen.
Das Geheimnis, so die Forscher, besteht darin, dass sich die Elektronen paarweise zusammenschließen und eine besondere Flüssigkeit bilden. UTe2 ist etwas Besonderes, denn einige Elektronenduos verhalten sich anders und bilden eine Kristallstruktur in der Flüssigkeit, die als „Pair Density Wave“ bezeichnet wird. Diese Art der Elektronenpaarung wurde erstmals 2016 beobachtet, ist aber nach wie vor kaum verstanden.
Und das scheint eine ziemlich große Sache zu sein.
„Das Aufregende an UTe2 ist, dass es sich um eine völlig neue Art von Supraleiter zu handeln scheint“, so Joe Carroll, promovierter Forscher am UCC, in der Veröffentlichung, die die Entdeckung dokumentiert. „Physiker haben jahrzehntelang nach einem solchen Supraleiter gesucht.“
Das Team, das hinter dieser Entdeckung steht, hofft, dass die Erkenntnisse über UTe2 dazu beitragen werden, andere supraleitende Materialien besser zu verstehen und zu entschlüsseln. Dies könnte ein großer Segen für die Wissenschaft sein, insbesondere für die Medizin, wo Supraleiter für verschiedene medizinische Geräte wie MRT-Scanner verwendet werden. Wenn wir einige der Geheimnisse dieser Materialien weiter entschlüsseln, könnten wir neue und verbesserte medizinische Technologien entwickeln
Visualisierung des PDW-Zustands von UTe2, Bild: UCC
UTe2 scheint eine neue Art von Supraleiter zu sein. Die Elektronenpaare haben einen Eigendrehimpuls, d. h. sie drehen sich, wenn sie sich paaren. Sollte sich dies bestätigen, wäre UTe2 das erste Material, in dem eine Elektronenpaar-Dichtungswelle mit dieser Eigenschaft gefunden wurde.
Warum sollten wir uns für das subatomare Tohuwabohu interessieren, das sich in diesem wunderbaren Material abspielt? Nun, weil die Eigenschaften von UTe2 für die Entwicklung von leistungsfähigeren Quantencomputern von Bedeutung sind.
Quantencomputer verwenden Quantenbits (Qubits), um Informationen zu speichern. Qubits sind jedoch empfindlich und verlieren leicht ihren Quantenzustand, wodurch die Rechenzeit begrenzt wird. UTe2 könnte eine Art von Quantencomputern ermöglichen, bei denen die Qubits ihren Zustand während der Berechnungen unbegrenzt beibehalten können. Dies könnte den Weg für stabilere und praktischere Quantencomputer ebnen.
Mit anderen Worten: Keine flüchtigen Quantenzustände mehr, das bedeutet zuverlässige Quantencomputer, die lange genug durchhalten, um nützlich zu sein.
Die Ergebnisse der Forscher sind ein weiterer Schritt auf dem Weg zu dem langfristigen Ziel, fortschrittliche Quantencomputer zu bauen. Zwar sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, aber die Arbeit des UCC-Teams liefert wertvolle Erkenntnisse über die grundlegenden supraleitenden Eigenschaften von UTe2. Ganz allgemein sind Materialien wie UTe2 wichtig, um zu verstehen, wie Quanteneffekte für Computeranwendungen nutzbar gemacht werden können.
Das Rechnen mit Warp-Geschwindigkeit könnte in greifbarer Nähe sein – in weiter Ferne – und Sie müssen sich keine Sorgen machen, dass diese Physiker Ihre Bitcoin-Brieftasche hacken.
