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“纳米标签”可以为Majorana粒子提供明确的证据

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摘要:该芯片包含“主题标签”形状的纳米线超薄网络,具有允许Majorana颗粒交换位置的所有品质。该特征被认为是用于证明其存在的吸烟枪,并且是将其用作未来量子计算机的构件的关键步骤。
关键词:纳米标签  超导体材料  Majorana  

  在自然界,来自埃因霍温科技大学,代尔夫特理工大学和加州大学圣巴巴拉分校的国际研究团队展示了一种先进的量子芯片,能够为神秘的马约拉纳粒子提供明确的证据。这些粒子首次在2012年展示,同时也是他们自己的反粒子。该芯片包含“主题标签”形状的纳米线超薄网络,具有允许Majorana颗粒交换位置的所有品质。该特征被认为是用于证明其存在的吸烟枪,并且是将其用作未来量子计算机的构件的关键步骤。

  2012年这是一个重大新闻:代尔夫特理工大学和埃因霍温理工大学的研究人员首次提出了Majorana费米子存在的实验签名。1937年,意大利物理学家Ettore Majorana预测了这颗粒子,并且它具有独特的性质,也就是它自己的反粒子。当与超导体材料接触时,Majorana颗粒出现在半导体线的末端。

吸烟枪

  虽然发现的颗粒可能具有Majoranas典型的特性,但最令人兴奋的证据可以通过允许两个Majorana颗粒交换位置或者科学上已知的“编织”来获得。“那是吸烟枪,”埃里克霍芬科技大学的研究人员之一埃里克·巴克斯说。“我们看到的行为可能是Majoranas最确凿的证据。”

十字路口

  在今天出版的“自然”杂志上,Bakkers和他的同事提出了一种新设备,应该能够展示这种Majoranas的交换。在2012年的原始实验中,在单根电线中发现了两个Majorana颗粒,但是它们在没有立即破坏另一个的情况下无法相互通过。因此研究人员确实必须创造空间。在所提出的实验中,他们使用相同种类的纳米线形成交叉点,使得这些交叉点中的四个形成“#标签”#,从而形成马约拉纳斯能够移动的闭合回路。

蚀刻和成长

  研究人员从头开始构建他们的#标签设备。纳米线从特殊蚀刻的基板生长,使得它们形成精确的所需网络,然后它们暴露在铝粒子流中,在线上的特定点上形成铝层,超导体 - Majorana粒子的接触点出现。位于其他电线“阴影”中的地方不会被覆盖。

质量飞跃

  整个过程在真空和超低温(约-273摄氏度)下进行。“这确保了非常干净,纯净的接触,”Bakkers说,“并使我们能够在这种量子器件的质量上取得相当大的飞跃。”测量证明了许多电子和磁性特性,所有成分都存在于Majoranas编织中。

量子计算机

  如果研究人员成功地使Majorana颗粒编织,他们将立刻杀死两只一石。鉴于它们的稳健性,Majoranas被认为是未来量子计算机的理想构建模块,它能够同时执行许多计算,因此比现有计算机快许多倍。两个Majorana粒子的编织可以形成量子比特的基础,这是计算机的计算单位。

环游世界

  一个有趣的细节是,样本在制作过程中遍布世界各地,结合了每个研究机构的独特和协同活动。它始于代尔夫特,通过图案化和蚀刻基板,然后到埃因霍温进行纳米线生长,然后到圣巴巴拉进行铝触点形成。最后通过埃因霍温回到代尔夫特进行测量。

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