ct.qmat - Complexity and Topology in Quantum Matter(뷔르츠부르크 대학과 드레스덴 대학의 공동 이니셔티브)에서 일하는 저온 물리학 전문가인 Elena Hassinger는 극한의 추위와 동의어인 연구를 수행합니다. 2021년에 그녀는 비전통적인 초전도체인 세륨로듐비소(CeRh2As2)를 발견했습니다. 초전도체는 일반적으로 특정 임계 온도 이하에서 발생하는 저항 없는 전자 전달 단계를 하나만 갖습니다. 그러나 학술지 사이언스(Science)에 따르면 CeRh2As2는 현재까지 두 가지 특정 초전도 상태를 보유한 유일한 양자 물질이다.
색다른 초전도체 CeRh2As2: 양자 슈퍼스타
초전도체의 무손실 전류 전도는 수십 년 동안 고체 물리학의 핵심 초점이었으며 미래 전력 공학의 중요한 전망으로 부상했습니다. CeRh2As2에서 발견된 두 번째 초전도 상은 세륨 원자 주변의 비대칭 결정 구조(나머지 결정 구조는 완전히 대칭임)로 인해 발생하므로 이 화합물은 위상학적 양자 컴퓨팅의 주요 후보가 됩니다. Hassinger는 더 높은 온도에서 위상학적 초전도성을 달성하기를 희망하면서 비슷한 특이한 구조적 특성을 가진 다른 양자 물질에 대한 연구를 확장할 계획입니다.
유럽 연구 위원회(European Research Council)는 Hassinger의 프로젝트 "극한 조건에서 국부적으로 깨진 반전 대칭을 갖는 이국적인 양자 상태 - Ixtreme"에 대해 270만 유로(296만 달러)를 수여했습니다. 그녀는 향후 5년 동안 드레스덴 연구소에서 초전도체 '기적'-CeRh2As2를 추가로 연구하고 관련 양자 물질을 발견하며 위상학적 양자 컴퓨팅 분야의 주요 혁신에 기여하는 데 자금을 사용할 계획입니다.
Hassinger는 "만약 우리가 실험실에서 세륨-로듐-비소 화합물의 위상학적 표면 상태에 대한 이론적 예측을 확인할 수 있다면 위상학적 양자 비트(큐비트)를 생성할 수 있는 길을 열게 될 것입니다. 이는 엄청난 발전이 될 것입니다"라고 Hassinger는 설명합니다.
토폴로지 큐비트는 안정성으로 알려져 있어 비토폴로지 큐비트보다 훨씬 안정적인 양자 상태를 제공합니다. 현재 연구의 가장 큰 과제 중 하나는 1,000큐비트를 동시에 유지하는 방법을 개발하는 것입니다.
이를 달성하면 양자 프로세서는 기존 슈퍼컴퓨터로는 몇 년이 걸릴 작업을 몇 분 만에 완료할 수 있습니다. 이것이 바로 ct.qmat의 뛰어난 인재들이 위상학적 양자 물질 연구에 집중하고 있는 이유입니다.
비전통적인 초전도체 세륨 로듐 비소를 연구하기 위해 Hassinger는 먼저 물질 샘플을 0.35 켈빈(섭씨 -272.8도) 미만으로 냉각시키기 위한 저온 유지 장치가 필요했습니다.
"이 기계의 가격은 100만 유로가 넘습니다"라고 그녀는 밝혔습니다. "샘플이 충분히 차가우면 일반적인 말굽 자석의 0.1테슬라 자기장을 훨씬 초과하는 최대 18테슬라의 초강력 자기장과 강한 압력을 견딜 수 있습니다. 이러한 고전압 자기장 측정에는 수개월이 걸릴 수 있으며 매일 정밀한 조정이 필요합니다. 그녀의 목표는 CeRh2As2의 두 번째 초전도 단계를 주의 깊게 연구하여 이 물질이 위상학적 초전도체라는 것을 결론적으로 증명하는 것입니다. 연구가 성공하면 이 "기적"이 발생합니다. 물질"은 무손실 전자 전도를 가능하게 할 뿐만 아니라 양자 컴퓨팅 작업에 사용될 수 있는 강력한 토폴로지 표면 상태를 갖게 됩니다.
ct.qmat Dresden의 대변인인 Matthias Vojta 교수는 "유럽 연구 위원회는 유럽 연구 위원회 통합 보조금(ERCConsolidatorGrant)을 통해 유망한 선구적인 연구에 자금을 지원합니다. 이 새로운 보조금을 통해 Hassinger는 이국적인 양자 상태를 실험적으로 식별하고 더 높은 온도에서 유사한 재료에서 관련 양자 상태를 발견하는 최초의 사람이 될 것으로 예상됩니다."라고 말했습니다. "그녀가 우리 ct.qmat 연구 가족의 일원이 된 것을 기쁘게 생각합니다."
컴파일된 소스: ScitechDaily