Умер физик Карл Александр Мюллер
Он был одним из создателей первого высокотемпературного проводника
На 96 году жизни умер швейцарский физик Карл Мюллер, который в 1987 году вместе с Георгом Беднорцем получил Нобелевскую премию за создание первого высокотемпературного сверхпроводника — им стал барий-лантано-медный оксид. Мюллера не стало 9 января 2023 года, сообщается на сайте Цюрихского университета.
Карл Александр Мюллер родился в 1927 году в Базеле, учился в Швейцарском федеральном технологическом институте, где в 1958 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную явлению электронного парамагнитного резонанса. В 1963 году он стал научным сотрудником исследовательской лаборатории корпорации IBM в Цюрихе.
В 1986 году Карл Мюллер вместе со своим бывшим стажером и кандидатом наук Йоханнесом Георгом Беднорцем занялись синтезом сверхпроводников на основе металлических оксидов. До этого считалось, что сверхпроводниками могут быть только металлические соединения, а идею Мюллера о том, что при определенных условиях оксиды могут тоже стать сверхпроводящими, никто не воспринимал всерьез.
В итоге ученые определили, что оксид лантана-бария-меди, который при обычных условиях является плохим проводником, становится сверхпроводящим при охлаждении до 35 кельвинов. Это вещество стало первым известным высокотемпературным сверхпроводником, а за его открытие ученым была в 1987 году присуждена Нобелевская премия по физике.
О том, как современная физика объясняет возникновение сверхпроводимости мы рассказывали в материале «Ниже критической температуры».
Один компьютер — на сверхпроводящих контурах, другой — на ионах в ловушках
Сразу две группы физиков сообщили о результатах по симуляции неабелевых энионов на квантовом процессоре. Группа Google Quantum AI использовала для этого сверхпроводящий квантовый компьютер — их результаты опубликованы в журнале Nature. Группа Quantinuum воспользовалась квантовым компьютером на ионах в ловушках. Ознакомиться с их исследованием можно по препринту. Энионами называют класс частиц и квазичастиц, которые занимают промежуточное положение между бозонами и фермионами относительно того, как меняется волновая функция после перестановки двух частиц из пары. Их существование возможно только в двумерном пространстве. Интерес к энионам обусловлен тем, что, переставляя их, можно проводить топологически защищенные квантовые вычисления. Подробнее об этом читайте в материалах «Наплели моду» и «Спиновая жидкость». Важное условие для этого — неабелевость энионов. Так называют ситуацию, при котором операторы перестановки не коммутируют. Другими словами, важны не только сами частицы, но и последовательности их перестановок. Обычно это представляют в виде переплетения мировых линий частиц. Поиск неабелевых энионов (или неабелеонов) велся по большей части в твердотельных платформах. Физики пытались найти квазичастицы с такими свойствами. Другой подход основан на симуляции неабелеонной волновой функции с помощью ресурсов квантового процессора. Именно это удалось недавно сделать двум группам: команде Google Quantum AI, работающей на сверхпроводящем квантовой компьютере, и команде Quantinuum, в распоряжении которой есть квантовый компьютер на ионах. Работа физиков из Google во многом пересекается с исследованием, в котором они доказали выгоду от масштабирования коррекции ошибок с помощью поверхностного кода (мы рассказывали об этом недавно). Поверхностным кодом называется объединение нескольких физических кубитов в один логический. Такой подход позволяет исправлять потерю квантовой информации, вызванную декогеренцией. В новом исследовании роль неабелевых энионов играли определенные дефекты в поверхностном коде, представленном в виде квадратного графа. Дефекты имели топологический характер, а потому демонстрировали нужные свойства. Физики показали, что, перемещая дефекты по графу, можно проводить плетение и кодировать таким способом квантовую информацию. Процессор позволил создать восемь неабелионов, которые авторы использовали, чтобы закодировать три логических кубита и перевести их в состояние Гринбергера — Хорна — Цайлингера (GHZ состояние). Таким образом физики показали, что логические кубиты на основе неабелевых энионов в сверхпроводящем квантовом процессоре потенциально пригодны для квантовых вычислений. Физики из Quantinuum работали на квантовом компьютере H2, который состоит из 33 ионов иттербия, удерживаемых в чипе электронными ловушками. Стартовой точкой в этом исследовании стало запутывание 27 из них в состояние, которое можно было бы описать с помощью решетки кагомэ с периодическими граничными условиями. Такую решетку проще всего представить свернутой в тор. Полученная поверхность представляла собой виртуальное двумерное пространство, в котором могли существовать неабелевы энионы. Физики возбуждали их парами, применяя определенные логические операторы к запутанному состоянию. Они убедились, что движение возбуждений по решетке имеет неабелев характер и допускает плетение. Таким путем они создали из мировых линий трех неабелеонов топологические кольца Борромео. Манипуляции с топологией привлекают большое внимание ученых. Эти исследования были удостоены Нобелевской премии по физике в 2016 году. Подробнее о том, за что ее вручили, мы рассказывали в материале «Топологически защищен».
