Et skridt nærmere fremtiden til kvantecomputere

Fysikere ved Uppsala Universitet i Sverige har identificeret, hvordan man skelner mellem sande og 'falske' Majorana -stater i en af ​​de mest almindeligt anvendte eksperimentelle opsætninger, ved hjælp af superstrømsmålinger. Denne teoretiske undersøgelse er et afgørende skridt for at fremme området topologiske superledere og anvendelser af Majorana -stater til robuste kvantecomputere. Nye eksperimenter, der tester denne tilgang, forventes derefter.

Majorana-stater eksisterer som nul-energistater i enderne af topologiske superledere (en særlig type superledere, materialer, der leder med nul modstand, når de afkøles tæt på absolut nul temperatur), hvor lavenergistater er robuste over for fejl. Majorana-stater har eksotiske egenskaber, der gør dem til lovende kandidater som qubits til fejltolerante kvantecomputere. Imidlertid, i forsøg kan trivielle nul-energistater, der efterligner Majorana-tilstande, også forekomme. Vanskeligheden med at adskille den sande og disse 'falske' Majoranas er et problem, der har hæmmet de eksperimentelle fremskridt inden for dette forskningsområde og har været en torn i siden af ​​eksperter.

En løsning på dette problem er blevet foreslået i en nylig undersøgelse af Annica Black-Schaffers gruppe. Forfatterne simulerede hele systemet med en af ​​de mest almindelige eksperimentelle opsætninger, der blev brugt i konstruktion af topologiske superledere så præcist som muligt og fangede hovedeffekterne af alle komponenterne. Ved at undersøge superstrømmen (strømmen i superledere) mellem to konstruerede superledere, de fandt ud af, at der er et tegnomvendelse i superstrømmen på grund af den trivielle 'falske' Majorana -tilstand under anvendelse af magnetfelt, der henviser til, at sådan tegnvending ikke frembringes af sande Majorana -stater. De konkluderede derefter, at superstrømme tilbyder et kraftfuldt redskab til den entydige sondring mellem trivielle stater og topologiske Majorana -stater.

"Denne undersøgelse hjælper og motiverer eksperimenter til korrekt identifikation af topologiske Majoranas ved hjælp af superstrømmålinger. Vores undersøgelse viser, at vi skal udføre mere præcis modellering, "siger Jorge Cayao, postdoktor ved Uppsala Universitet.

"Det er afgørende, at vi er sikre på, at vi faktisk har konstrueret Majorana -stater og ikke nogle trivielle tilstande. Denne undersøgelse præsenterer en måde at opnå det på via superstrømmålinger, "siger Oladunjoye Awoga, Ph.d. studerende ved Uppsala Universitet.