Majorana fermiyonlarına daha yakın olan yeni malzemeler, kuantum hesaplamanın büyük potansiyelini gösteriyor
Kaliforniya Üniversitesi, Riverside ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden ortak bir bilim adamları ekibi, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için gerekli olan Majorana fermiyonu adı verilen garip bir kuantum parçacığının varlığını doğrulamaya gittikçe yaklaşıyor. Hataya dayanıklı kuantum hesaplama, işlem sırasında hataları çözebilen bir kuantum hesaplama yöntemidir. Kuantum hesaplama, hesaplamaları gerçekleştirmek için kuantum fenomenini kullanır.Morajana fermiyonları, topolojik süperiletkenler adı verilen özel süperiletkenlerin sınırlarında bulunur. Topolojik süperiletken içinde bir süper iletken boşluk ve dış sınırda bir Majorana fermiyonu vardır.
Majorana fermiyonları, kendi antiparçacıkları oldukları için kuantum fiziğindeki en popüler nesnelerden biridir.Elektronların kuantum durumunu ikiye bölebilirler ve elektronlardan farklı istatistikleri takip ederler. Pek çok insan onları keşfettiğini iddia etse de, bilim adamları hala onların tuhaf kuantum özelliklerini doğrulayamıyor. California Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırma ekipleri, bu zorluğun üstesinden geldiler ve Majorana fermiyonlarının varlığını ve kuantum özelliklerini kanıtlamak için kullanılabilecek yeni, altın tabanlı bir heteroyapı malzeme sistemi geliştirdiler. .
Heterojen yapısal malzemeler, kendi katmanlarına kıyasla birlikte tamamen farklı işlevler sergileyen tamamen farklı malzeme katmanlarından oluşur. Fizik ve Astronomi Yardımcı Profesörü, Yoğun Madde Deneycisi Peng Wei (çevirisi) ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden Jagadeesh Moodera ve Patrick Lee, araştırmanın ortak liderliğini yaptı.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Bir malzemenin topolojik bir süperiletken olabilmesi için birkaç katı koşulu karşılaması gerekir. Majorana fermiyonlarının elektronların yarısı olduğu düşünülüyor ve topolojik süperiletken nanotellerin uçlarında bulunması bekleniyor. İlginç bir şekilde, iki Majora fermiyonu bir elektron oluşturmak için birleştirilebilir.
Bu, elektronik kuantum durumunun yerel olmayan bir şekilde depolanmasına izin verir - bu, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için bir avantajdır. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) teorisyenler, katı koşullar altında, altın heteroyapıların topolojik süperiletkenler haline gelebileceğini tahmin ediyor. UCR-MIT ekibi tarafından yapılan deney, altının heteroyapısı için gerekli tüm koşullara ulaştı. Böyle bir heteroyapının gerçekleştirilmesi çok zordur, çünkü önce malzemelerin birkaç fiziksel zorluğunun çözülmesi gerekir. Çalışmalar, süperiletkenlik, manyetizma ve elektron spin-yörünge bağlantısının altın içinde bir arada bulunabileceğini (bu zor bir zorluktur) ve heteroyapılar aracılığıyla diğer malzemelerle manuel olarak karıştırılabileceğini göstermiştir.
Süperiletkenlik ve manyetizma genellikle aynı malzemede bir arada bulunmaz.Altın bir süper iletken değildir ve yüzeyindeki elektronik durum da değildir. Aynı zamanda, araştırmalar ilk kez süperiletkenliğin yeni fizik gerektiren altının yüzey durumuna getirilebileceğini göstermiştir. Altının yüzey halini daha önce hiç kanıtlanmamış bir süperiletken haline getirmenin mümkün olduğu kanıtlanmıştır.Çalışmalar ayrıca altın yüzey halinin süperiletken elektron yoğunluğunun ayarlanabilir olduğunu göstermiştir. Bu, daha iyi kuantum hesaplama için gerekli olan Majorana fermiyonlarının gelecekteki manipülasyonu için önemlidir. Ek olarak, altın yüzey durumu doğal olarak ölçeklenebilir iki boyutlu bir sistemdir, bu da Majorana fermiyon devrelerinin yapımına izin verdiği anlamına gelir.
