Fermion Majorany nadzieją topologicznych komputerów kwantowych

| Technologia
mr.hasgaha

Niewykluczone, że komputery kwantowe pewnego typu będą wykorzystywały cząstkę, której istnienie nie zostało jeszcze ostatecznie udowodnione. Mowa tutaj o fermionie Majorany. Eksperci z University of Sydney i Microsoftu badali ruch elektronów przemieszczających się po kablu i dostarczyli kolejnych dowodów na istnienie kwazicząstki, cząstki, która nie istnieje, ale powstaje wskutek wspólnego ruchu innych cząstek. Na łamach Nature Communications naukowcy opisują, jak w pewnych warunkach elektrony tworzą kwazicząstkę, która zachowuje się jak fermion Majorany.

Skąd zainteresowanie akurat tą cząstką? Niektórzy teoretycy sądzą, że fermion Majorany może być idealnym nośnikiem informacji w topologicznych komputerach kwantowych. W komputerach tych kubitem ma być ruch cząstek w przestrzeni dwuwymiarowej. Taki kubit byłby znacznie bardziej stabilny i odporny na zakłócenia niż proponowane alternatywne rozwiązania. Nad topologicznym komputerem kwantowym pracuje Microsoft, ale badania te są znacznie mniej zaawansowane, niż badania nad komputerami, w których kubitem jest spin jonów w pułapkach elektromagnetycznych czy elektronów w półprzewodnikach. Jednym z ważnych elementów prowadzących do skonstruowania topologicznego komputera kwantowego byłoby znalezienie fermionu Majorany.

Istnienie tej niezwykłej cząstki, która jest jednocześnie swoją antycząstką, zaproponował w 1937 roku włoski fizyk Ettore Majorana. W 2010 roku stwierdzono, że fermiony Majorany mogłyby pojawiać się na granicy pomiędzy nadprzewodnikiem a nadprzewodzącym kablem w polu magnetycznym. W roku 2012 profesor Leo Kouwenhoven z Uniwersytetu Technologicznego w Delft w Holandii zdobył najsilniejsze dowody na istnienie fermionu Majorany. Wielu jednak uważało, że uzyskane przez niego wyniki można wytłumaczyć w inny sposób niż pojawieniem się niezwykłej cząstki. Profesor Kouwenhoven, który obecnie stoi na czele microsoftowego ośrodka badawczego Station Q w Holandii, wezwał innych naukowców do poszukiwania fermionów Majorany.

Teraz uczeni z Sydney opublikowali artykuł, w którym donoszą, że elektrony poruszające się w półprzewodzącym nanokablu mają pewną interesującą właściwość. Otóż w polu magnetycznym ich spin jest zwrócony w przeciwną stroną do ich pędu. Dane te są zgodne z poprzednimi doniesieniami o zaobserwowaniu fermionów Majorany w nanokablach. Tutaj, w Station Q w Sydney budujemy urządzenia kolejnej generacji, które wykorzystają fermiony Majorany do położenia fundamentów pod komputer kwantowy, mówi współautorka najnowszych badań doktor Maja Cassidy.

Autor:

Źródło: alphr

fermion Majorany topologiczny komputer kwantowy Microsoft Station Q