Nell’ambito dell’informatica quantistica, i ricercatori del laboratorio Macroscopic Quantum Matter Group dell’University College Cork (UCC) hanno fatto una scoperta rivoluzionaria utilizzando uno dei microscopi quantistici più potenti al mondo, aprendo prospettive significative per il futuro dell’informatica quantistica. Il team ha identificato uno stato superconduttore particolare nel ditelluride di uranio (UTe2), un nuovo e insolito superconduttore, che potrebbe affrontare una delle più grandi sfide dell’informatica quantistica.
I superconduttori sono materiali che permettono all’elettricità di fluire senza resistenza, il che significa che non dissipano energia nonostante il trasporto di una grande corrente. Questo fenomeno si verifica quando coppie di elettroni si uniscono per formare un fluido quantistico macroscopico, a differenza degli elettroni singoli che si muovono attraverso un metallo.
Joe Carroll, il principale autore dell’articolo e ricercatore di dottorato che lavora con il professor Séamus Davis, esperto di fisica quantistica presso l’UCC, spiega: “La nostra scoperta riguarda il fatto che alcune delle coppie di elettroni formano una nuova struttura cristallina all’interno di questo fluido di base. Questi stati, scoperti per la prima volta dal nostro gruppo nel 2016 e chiamati Onde di Densità di Coppia Elettronica, rappresentano una nuova forma di materia superconduttrice le cui proprietà stiamo ancora scoprendo”.
Ciò che rende UTe2 particolarmente interessante è che sembra rappresentare un nuovo tipo di superconduttore. Le coppie di elettroni in UTe2 sembrano avere un momento angolare intrinseco. Se questa scoperta è confermata, il team dell’UCC avrebbe identificato la prima Onda di Densità di Coppia composta da queste particolari coppie esotiche di elettroni.
Carroll approfondisce: “Quello che ci emoziona e che coinvolge l’intera comunità scientifica è che UTe2 sembra essere un nuovo tipo di superconduttore. I fisici lo stanno cercando da quasi 40 anni”.
I computer quantistici si basano sui qubit, unità di informazione quantistica, per immagazzinare e manipolare dati. Tuttavia, lo stato quantistico di questi qubit è facilmente distrutto, limitando l’applicazione pratica dei computer quantistici.
UTe2, d’altra parte, è un tipo speciale di superconduttore che potrebbe avere importanti implicazioni nel campo del calcolo quantistico. Potrebbe potenzialmente essere utilizzato come base per il calcolo quantistico topologico, in cui i qubit possono essere mantenuti nel loro stato per un periodo di tempo indefinito durante il calcolo. Questa scoperta potrebbe aprire molte nuove strade verso computer quantistici più stabili ed efficienti.
Carroll spiega: “Ci sono indicazioni che UTe2 sia un tipo speciale di superconduttore che potrebbe avere enormi conseguenze nel campo del calcolo quantistico… In tali materiali, non vi è alcun limite alla durata dei qubit durante il calcolo, aprendo molte nuove opportunità per il calcolo quantistico più stabile ed efficiente”.
La scoperta del team dell’UCC contribuisce ad aggiungere un altro pezzo al puzzle di UTe2. Comprendere le proprietà superconduttive fondamentali di materiali come UTe2 è essenziale per lo sviluppo di computer quantistici pratici.
Carroll conclude: “La nostra scoperta contribuisce ad aggiungere un altro pezzo al puzzle di UTe2. Per sviluppare applicazioni che utilizzino materiali come questo, dobbiamo comprendere le loro proprietà superconduttive fondamentali. La scienza avanza un passo alla volta. Siamo entusiasti di aver contribuito alla comprensione di un materiale che potrebbe avvicinarci a computer quantistici molto più pratici”.