Triplet-superledning och kvantbitar

De flesta nuvarande prototyper av kvantdatorer använder superledande material för att utföra kvantberäkningar, eftersom dessa material kan hålla kvantegenskaper mer stabila, med det största alternativet som den så kallade ”trapped-ion kvantdatorn”.

Hittills har endast trapped-ion-modeller visat sig vara tillräckligt pålitliga, men de är mycket begränsade i antalet användbara qubitar de kan innehålla (kvantdatorns motsvarighet till en vanlig dators bit).

Självklart skulle det ideala alternativet vara att förbättra superledande material så att de blir lämpliga för kvantberäkningar. Och vissa ansträngningar har gjorts i den riktningen, särskilt med lattice surgery och med längre varaktiga qubitar. Men ändå visar det sig inte vara tillräckligt för att skapa kommersiella, skalbara superledande kvantdatorer.

Ett annat avancerat område inom datavetenskap är spintronik, som använder partiklarnas kvantegenskaper, spinn, istället för elektriska laddningar som i klassisk elektronisk beräkning. Hittills har kvantdatorer och spintronik varit något relaterade, men inte direkt förenade, eftersom superledande material inte har ett spinn. Åtminstone fram till nu.

(Du kan läsa mer om spintronik i vår artikel dedikerad till denna teknik)

Ett forskarteam vid Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet och Università degli Studi di Salerno (Italien) kan ha upptäckt en triplet-superledare, en typ av superledare med unika spin‑egenskaper.

Denna nya typ av superledande material kan bli en spelväxlare för byggandet av superledande kvantdatorer. De publicerade sina fynd i Physical Review Letters, under titeln “Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects”.

“En triplet-superledare är högt upp på önskelistan för många fysiker som arbetar inom faststoffysik. Material som är triplet-superledare är en slags ‘helig graal’ inom kvantteknik, och mer specifikt, kvantdatorer.”

Professor Jacob Linder – Norwegian University of Science and Technology

Under tiden har ett annat forskarteam vid Niels Bohr-institutet vid Köpenhamns universitet, Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet, Leiden Institute of Advanced Computer Science (Nederländerna), Chalmers tekniska högskola (Sverige), universitetet Regensburg (Tyskland), och företaget Quantum Machines upptäckt hur man hanterar defekter, ett nyckelfråga som plågar superledande material, med en ny form av effektiv fluktuationsdetektion.

De publicerade sina fynd i Physical Review X2, under titeln “Real-Time Adaptive Tracking of Fluctuating Relaxation Rates in Superconducting Qubits”.

Triplet-superledare

Svep för att rulla →

Varför är det viktigt?

I teorin skulle spinn kunna vara ett perfekt medium för överföring av kvantinformations mellan qubitar och mellan olika kvantdatorer.

Problemet är att tekniken i sin nuvarande form är helt för instabil och informationsöverföringen för komplex för att vara praktiskt användbar.

Detta kan dock vara fel om vi får tillgång till triplet-superledare. Detta beror på att de kan överföra spinn utan energiförlust, så de superledande partiklarna bär nu med sig spinn.

“Triplet-superledare möjliggör ett antal ovanliga fysiska fenomen. Dessa fenomen har viktiga tillämpningar inom kvantteknik och spintronik.”

Så medan en mer vanlig singlet-superledare kan leda ström utan motstånd, kan en triplet-superledare även leda spinströmmar med absolut noll motstånd. Som ett resultat kan en kvant- eller spintronikdator vara ultrarapid samtidigt som den använder nästan ingen elektricitet alls!

Niobium–Rheniumlegeringar

I sitt arbete upptäckte forskarna att NbRe, en niobium–rheniumlegering, uppvisar beteende som är karakteristiskt för en triplet-superledare.

Mer exakt fann de “inverse spin-valve‑effekt”, ett specialfall av giant magnetoresistance, en magnetisk egenskap hos flerskiktsmaterial, vars upptäckt vann Nobelpriset 2007.

Detta är i sig inte ett bevis på att NbRe är en triplet-superledare, men det bevisar definitivt att den inte beter sig som en konventionell singlet-superledare bör.

Långsiktig potential

Denna upptäckt har extra potential eftersom NbRe är lätt tillgänglig i tunnfilmform, och enkelheten i heterostrukturen gör den särskilt lämplig som en potentiellt skalbar plattform för superledande spintronik.

Dessutom fungerar materialet som en superledare vid relativt hög temperatur (åtminstone enligt superledande materialstandarder), eller bara 7 grader Celsius över den absoluta nollpunkten vid -273,15 °C (−459,67 °F), medan de flesta andra kandidatmaterial kräver så lite som en grad över den absoluta nollpunkten.

Dock är både niobium och rhenium dyra och sällsynta metaller, så de kommer inte direkt göra kvantdatorer billigare.

Nästa steg blir att låta andra forskare bekräfta dessa fynd och genomföra ytterligare tester som pekar på triplet-superledning.

Triplet-superledare kan också användas för att skapa en mycket exotisk partikeltyp kallad ”Majorana-partikel”, som är sin egen antipartikel. Därmed kan den utföra beräkningar i en kvantdator på ett stabilt sätt.

Eftersom andra forskare också kommer närmare att utnyttja Majorana-partiklar och Microsoft (MSFT ) redan har en chip med Majorana Zero Modes (MZMs), verkar detta vara en alltmer lovande riktning för framtida framsteg inom kvantdatorer.

Detektering av kvantmaterialdefekter

För snabba förändringar

Materialen där qubitar är inbäddade uppvisar ofta defekter som är ansvariga för qubitens opålitlighet. Dessa defekter kan fluktuera rumsligt extremt snabbt, ibland hundratals gånger per sekund.

Så den nuvarande metoden för att upptäcka dessa defekter, som kan ta upp till en minut, är helt otillräcklig för att fånga dem. Faktum är att ingen exakt visste hur snabbt detta inträffade förrän nu.

I stället tvingas forskarna mäta en genomsnittlig energiförlust, vilket ofta ger en ofullständig bild av qubitens verkliga prestanda.

Som ett resultat måste kvantdatorer som förlitar sig på superledningsförmåga använda många ”knep” för att fortfarande kunna utföra sina beräkningar, även när qubiten ofta har drabbats av decoherens utan att användaren kan upptäcka det.

Använda klassiska datorer för att hjälpa

För att påskynda upptäckten av defekter använde forskarna en Field-Programmable Gate Array (FPGA), en specialiserad styrenhet. Dessa specialiserade chip är inte lika flexibla som de som används i CPU:er eller GPU:er, men de är ultra-specialiserade, mycket snabbare för en specifik uppgift och kräver mindre energi.

Genom att köra experimentet direkt på FPGA:n kunde de skapa en ”bästa gissning” av hur snabbt qubiten skulle förlora sin energi baserat på endast ett fåtal mätningar.

Även om detta verkar vara en uppenbar lösning var programmeringen av FPGA:n korrekt mycket utmanande, särskilt om FPGA:n behöver vara lite flexibel.

Metoden de använde är att chipet uppdaterar sin interna ”kunskap”, kallad en Bayesisk modell, efter varje enskild qubit‑mätning.

Källa: Physical Review X

Detta gjorde det möjligt för systemet att kontinuerligt anpassa hur det lärde sig om qubitens tillstånd så effektivt som möjligt.

“Kontrollern möjliggör en mycket tät integration mellan logik, mätningar och feedforward: dessa komponenter gjorde vårt experiment möjligt.”

Associate Professor Morten Kjaergaard – Niels Bohr Institute

Mot realtidskalibrering

Fram till nu har kvantdatorindustrin bara behövt ”hoppas” att deras qubitar fortfarande fungerade, och arbetat hårt för att minska sannolikheten och hastigheten för decoherens.

Men detta nya tillvägagångssätt öppnar vägen för beräkningar som aktivt väljer pålitliga qubitar, även med mindre än perfekta material.

“Med vår algoritm kan den snabba kontrollhårdvaran i princip i realtid identifiera vilken qubit som är ’bra’ eller ’dålig’. Vi kan också samla in användbar statistik om de ’dåliga’ qubiterna på sekunder istället för timmar eller dagar.”

Associate Professor Morten Kjaergaard – Niels Bohr Institute

På lång sikt kommer detta att öppna ett nytt forskningsområde, där en bättre förståelse för vad som gör en enskild ”dålig” qubit, istället för att förlita sig på genomsnitt och gissningar.

Slutsats

Precis som i elektronikens gryning kommer framsteg inom kvantdatorer att komma från en mängd olika riktningar.

En viktig aspekt kommer att vara produktionen av bättre superledande material, som kan skapa mer stabila och hållbara qubitar. Och kanske även transportera information i form av en superledande spinström samtidigt.

Samtidigt kan förbättrad detektering av decoherensen hos en given qubit erbjuda en sensor- och mjukvarustyrd metod för att radikalt förbättra prestanda utan att förlita sig på mer komplexa eller svårproducerade material.

Investera i innovation inom kvantdatorer

Microsoft

Medan Microsoft är mest känt för sin mycket starka närvaro i operativsystem med Windows, är det också en jätte inom många andra teknikområden.

Till exempel är det ledande inom affärslösningar, inklusive Office (Outlook, Word, Excel och PowerPoint), men också företagskommunikation (Teams), molnbaserad lagring (OneDrive), Visio (diagram, grafer), Loop (samarbetsarbetsyta) och Access (databas).

Även om det inte är ledande inom molntjänster (dominerade av Amazons AWS), står Microsoft för 20 % av den globala molninfrastrukturen genom sin Azure-plattform, lika stor som den kombinerade andelen för Google + Alibaba + Oracle.

Källa: Statista

Microsoft är också ägare till LinkedIn, GitHub, Xbox och många av världens största videospelsstudior.

När det gäller AI har Microsoft fokuserat mer på tekniska användningsfall och affärsapplikationer än konsumentappar, särskilt med AI4Science-programmet, på AI som är användbara för vetenskaplig forskning.

Detta inkluderar till exempel att påskynda arbetet för materialforskare att designa nya molekyler eller batterielektroder genom att ha en AI som minskar 32 miljoner potentiella material till 500 000 kandidater, och sedan till 800 på mindre än 80 timmar.

Källa: Microsoft

Företag som Unilever använder redan denna ”Generative Chemistry” för att påskynda sina vetenskapliga upptäckter.

Fram till nu, när det gäller kvantdatorer, verkade Microsoft ligga efter jämfört med Google eller IBM; det erbjöd kvantdatormolntjänster med Azure Quantum. Tjänsten kan också erbjuda ”hybrid computing”, som blandar kvantdatorer med traditionell molnbaserad superdatorstjänst.

Källa: Microsoft

Efter att Microsoft släppte sin egen Majorana-partikelbaserade chip i början av 2025, har företaget blivit en av de globala ledarna inom kvantdatorer.

Med nya material som triplet-superledare eller nya möjligheter för realtidskalibrering är det sannolikt att Microsoft kommer kunna fortsätta utvecklas och integrera dessa nya verktyg i sina egna kvantdatorer.

(Du kan också läsa vår artikel som sätter fokus på Microsoft som helhet i mer detalj för att bättre förstå företaget).

Senaste nyheter och utveckling kring Microsoft (MSFT)-aktien

Refererad studie

<sup>1. F. Colangelo et al, Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – Publicerad 25 november 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2. Fabrizio Berritta, et al. Real-Time Adaptive Tracking of Fluctuating Relaxation Rates in Superconducting Qubits. Phys. Rev. X 16, 011025 – Publicerad 13 februari 2026. DOI: https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3</sup>