Topologiska supraledare för robusta kvantberäkningar
- Diarienummer
- IB13-0001
- Start- och slutdatum
- 140901-200831
- Beviljat belopp
- 6 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Topologiska supraledare (TSC) tillhör en ny klass material med en icke-lokal, eller topologisk, ordning. De har på sistone genererat ett otroligt intresse då de kan ha Majoranafermioner på ytor, i supraledande virvlar och i andra defekter. Majoranafermioner är partiklar som är dess egna antipartiklar och de kan användas för att göra kvantberäkningar extremt feltoleranta. I så kallade topologiska kvantberäkningar med Majoranafermioner är all oordning och dekoherens automatiskt betydelselös. Detta öppnar äntligen dörren till en riktig kvantdator med många fler än några enstaka kvantbitar implementerade i en extremt kontrollerad laboratoriemiljö, såsom idag är fallet. Målen för detta projekt är att upptäcka nya och experimentellt gångbara TSC med Majoranafermioner och att bestämma egenskaperna hos Majoranafermionerna, samt de nödvändiga villkoren för genomförbara topologiska kvantberäkningar, i riktiga material. Projektet fokuserar både på de idag mest lovande förslagen av TSC som återfinns i supraledande hybridstrukturer av välkända spin-bankopplade material och på att upptäcka nya experimentellt praktiska TSC i till exempel grafen(liknande) material. Projektet kommer att generera ny fundamental förståelse för det supraledande tillståndet och dess Majoranafermioner men framförallt etablera, i nära samarbete med flera experimentella grupper, egenskaperna hos Majoranafermionerna i riktiga material.
Populärvetenskaplig beskrivning
Topologiska supraledare är nyligen upptäckta supraledare med en ovanlig icke-lokal, eller så kallad topologisk, ordning. Dessa nya supraledare har på mycket kort tid rönt ett otroligt stort internationellt intresse eftersom de kan ha Majoranafermioner på ytor, i supraledande virvlar och i andra defekter. Majoranafermioner är väldigt originella partiklar som inte beter sig som några av de vanliga partiklarna som bygger upp alla material vi har omkring oss. Man kan approximativt säga att en Majoranafermion är en halv elektron, det vill säga i ett system med Majoranafermioner ha man effektivt sätt lyckats splittra upp och separera en elektron i två delar. Denna icke-lokala natur hos Majoranafermionerna kan användas för att genomföra extremt feltoleranta kvantberäkningar. I så kallade topologiska kvantberäkningar med Majoranafermioner är alla störningar, som är det största hindret för att konstruera en kvantdator, automatiskt betydelselösa. Detta öppnar äntligen dörren till en riktig kvantdator med många fler än några enstaka kvantbitar implementerade i en extremt kontrollerad laboratoriemiljö såsom idag är fallet. Målet för detta projekt är att upptäcka nya och experimentellt gångbara topologiska supraledare med Majoranafermioner, samt att bestämma egenskaperna hos Majoranafermionerna och de nödvändiga villkoren för att kunna genomföra topologiska kvantberäkningar. Projektet fokuserar dels på de idag mest lovande förslagen på topologiska supraledare som återfinns i hybridstrukturer av vanliga supraledare och välkända spin-bankopplade material. Men också på möjligheten att finna nya topologiska supraledare i grafen(liknande) material. Projektet kommer att generera ny fundamental förståelse för det supraledande tillståndet och dess Majoranafermioner men framförallt etablera, i nära samarbete med flera experimentella grupper, egenskaperna hos Majoranafermionerna i riktiga materialstrukturer som kan användas för att bygga en topologisk kvantdator.