Zufällige Entdeckung eines Quantenspeichers mit enormem Potenzial

Physiker der Rice Universität haben einen Durchbruch im Bereich der Quantenmaterialien erzielt, der den Weg für eine neue Generation von Computerspeichern ebnet.

Diese Entdeckung könnte es ermöglichen, Quantenbits oder Qubits, in topologisch geschützten Zuständen zu speichern, wodurch die mit der Dekohärenz verbundenen Fehler verringert werden könnten, eine der größten Herausforderungen der Quanteninformatik.


Die in Nature Communications veröffentlichte Forschung zeigt, wie durch einfaches Erwärmen und Abkühlen ein Wechsel von einer Phase in eine andere in Kristallen aus Eisen, Germanium und Tellur möglich ist. Dieser Prozess verändert die kristalline Symmetrie, die die elektronische Topologie diktiert, und somit, wie Elektronen eingesperrt sind und sich durch das Material bewegen.

Die Phase dieser Kristalle kann zwischen einer zufälligen und geordneten Verteilung leerer Atomstellen gewechselt werden, dank der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Erhitzen. Diese Methode des Phasenwechsels durch Temperaturanpassung stellt einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den aktuellen Technologien des Phasenwechselspeichers dar, die in der Regel das Schmelzen und Rekristallisieren des Materials erfordern.

Diese Fortschritte wurden durch die Zusammenarbeit zwischen experimentellen und theoretischen Physikern der Rice Universität und von mehr als einem Dutzend Institutionen ermöglicht. Die ursprüngliche Entdeckung, die sich auf die magnetischen Eigenschaften des Materials konzentrierte, ergab eine unerwartete Variation in den experimentellen Ergebnissen, was zu einer gründlichen Untersuchung führte, die zu dieser bedeutenden Entdeckung führte.

Die Beteiligung renommierter Institutionen, wie der Universität von Washington, dem Nationalen Labor Los Alamos und der Universität von Pennsylvania, unterstreicht die Bedeutung und Reichweite dieser Forschung. Die Studie deutet einen vielversprechenden Weg an, um topologische Änderungen in anderen Materialien zu induzieren, was neue Möglichkeiten für die Gestaltung fortgeschrittener Quantenmaterialien eröffnet.

Diese Forschung ist ein Schritt vorwärts zur Entwicklung von nichtflüchtigen Quantenspeichern, die in der Lage sind, Informationen auch dann zu bewahren, wenn der Computer ausgeschaltet ist, was die Quanteninformatik revolutionieren könnte, indem es Qubits stabiler und weniger anfällig für Fehler macht.