В 2012 году это стало большой новостью: исследователи из Технологического университета Делфта и Технологического университета Эйндховена представили первые экспериментальные признаки существования фермиона Майораны. Эта частица была предсказана в 1937 году итальянским физиком Этторе Майорана и обладает отличительным свойством также быть собственной античастицей.
Частицы Майорана появляются на концах полупроводниковой проволоки при контакте со сверхпроводящим материалом.Дымящийся пистолет
Хотя обнаруженные частицы могут обладать свойствами, типичными для Майорана, наиболее захватывающее доказательство может быть получено, если позволить двум частицам Майорана поменяться местами или «заплетаться», как это известно с научной точки зрения. «Это дымящийся пистолет», — предполагает Эрик Баккерс, один из исследователей из Технологического университета Эйндховена. «Поведение, которое мы затем наблюдаем, может быть самым убедительным доказательством Майорана».ПерекрестокВ опубликованной сегодня статье Nature Баккерс и его коллеги представляют новое устройство, которое должно быть способно показать этот обмен майораном.
В первоначальном эксперименте 2012 года две майорановские частицы были обнаружены в одном проводе, но они не могли пройти друг через друга, не уничтожив немедленно. Таким образом, исследователям буквально пришлось создать пространство. В представленном эксперименте они сформировали пересечения, используя те же типы нанопроволоки, так что четыре из этих пересечений образуют «хэштег», #, и, таким образом, создают замкнутую цепь, по которой Майораны могут двигаться.
Травить и растиИсследователи создали свое устройство хэштега с нуля.
Нанопроволоки выращиваются из специально протравленной подложки, так что они образуют именно ту сетку, которую затем подвергают воздействию потока алюминиевых частиц, создавая слои алюминия, сверхпроводника, в определенных точках на проволоке — контактах, в которых частицы Майорана появляться. Места, которые находятся «в тени» других проводов, остаются открытыми.Скачок в качестве
Весь процесс происходит в вакууме и при очень низкой температуре (около -273 градусов Цельсия). «Это обеспечивает очень чистые, чистые контакты, — говорит Баккерс, — и позволяет нам сделать значительный скачок в качестве квантовых устройств такого типа». Измерения показывают, что по ряду электронных и магнитных свойств все ингредиенты пригодны для плетения майоранов.Квантовые компьютерыЕсли исследователям удастся заплести частицы Майораны, они сразу убьют двух зайцев.
Учитывая их надежность, Майораны считаются идеальным строительным блоком для будущих квантовых компьютеров, которые смогут выполнять множество вычислений одновременно и, следовательно, во много раз быстрее, чем современные компьютеры. Сплетение двух майорановских частиц могло бы стать основой для кубита, вычислительного блока этих компьютеров.
Путешествовать по мируИнтересной деталью является то, что во время изготовления образцы путешествовали по всему миру, сочетая уникальные и синергетические действия каждого исследовательского учреждения.
Все началось в Делфте с создания рисунка и травления подложки, затем в Эйндховене для выращивания нанопроволок и в Санта-Барбаре для формирования алюминиевых контактов. Наконец, вернемся в Делфт через Эйндховен для измерений.