Bahan desainer ultra tipis membuka fenomena kuantum aksesori dengan pengaruh besar untuk komputasi kuantum

Mode Majorana Zero Energy tersedia di tepi superkonduktor topologi 2D. Kredit: Alex Tokarev, Universitas Ella Maru Studio Alto

Penelitian baru, diterbitkan Alam, Mejrana telah mengukur status yang sangat dicari di Quantum.

Sebuah tim fisikawan teoritis dan eksperimental telah merancang bahan ultra-tipis baru yang mereka gunakan untuk menciptakan keadaan kuantum yang sulit dipahami. Majorana satu dimensi, yang dikenal sebagai mode energi nol, dapat berdampak besar pada keadaan kuantum ini. Komputasi kuantum.

Inti dari komputer kuantum berisi hasil bagi, yang digunakan untuk melakukan kalkulasi kecepatan tinggi. Google, misalnya, meluncurkan prosesor Psychomore tahun lalu, dan yang lainnya saat ini sangat sensitif terhadap kebisingan dan gangguan di sekitar komputer, yang menyebabkan kesalahan dalam penghitungan. Jenis baru berhenti yang disebut berhenti topologis dapat menyelesaikan masalah ini dan mode energi nol 1D majorana dapat menjadi kunci untuk membuatnya.

“Komputer kuantum topologi didasarkan pada penghentian topologi, yang dianggap jauh lebih tahan derau daripada qubit lainnya. Namun, penghentian topologi belum dibuat di lab, “jelas Profesor Peter Lilzarth, peneliti utama proyek tersebut.

Apa itu MZM?

MZM adalah kelompok elektron yang terikat bersama dengan cara tertentu sehingga mereka berperilaku seperti partikel yang disebut fermion mayor, partikel semi-mitos yang diajukan oleh fisikawan semi-mitos Etor Majorana pada tahun 1930-an. Jika partikel teoretis mayorana dapat diikat menjadi satu, mereka akan bertindak sebagai kutipan topologis. Hasil tangkapan: Tidak ada bukti keberadaan mereka yang pernah terlihat, baik di laboratorium atau di astronomi. Tanpa mencoba membuat partikel yang belum pernah terlihat di tempat lain di alam semesta, para peneliti secara teratur mencoba memperlakukan elektron seperti mereka.

Peneliti membutuhkan elemen yang sangat kecil untuk membuat MZM, area yang menjadi spesialisasi tim Profesor Lilzarth di Universitas Alto. MZM dibuat dengan jumlah energi yang sangat spesifik ke elektron tertentu dan kemudian menjebaknya sehingga tidak dapat melarikan diri. Untuk mencapai ini, bahan harus dua dimensi dan secara fisik setipis mungkin. Untuk membuat 1D MZM, tim perlu membuat jenis material 2D yang benar-benar baru: superkonduktor topologi.

Superkonduktivitas topologi adalah properti yang terjadi pada batas isolator listrik magnetik dan superkonduktor. Untuk membuat 1D MZM, tim Profesor Lilzarth harus dapat menjebak elektron bersama dengan superkonduktor topologi, tetapi tidak semudah menjebak magnet dengan superkonduktor.

“Jika Anda meletakkan sebagian besar magnet di atas superkonduktor, Anda menahan diri untuk tidak menjadi superkonduktor,” kata penulis pertama studi tersebut, Dr. Shaulienu menjelaskan pada Kejilibi. “Interaksi antar material mengganggu propertinya, tetapi Anda membutuhkan material untuk berinteraksi sedikit untuk membuat MZM. Strateginya adalah dengan menggunakan materi 2D: mereka berkomunikasi satu sama lain untuk menciptakan properti yang diperlukan untuk MZM, tetapi tidak terlalu banyak sehingga mereka saling mengganggu. “

Properti yang dimaksud adalah spin. Dalam elemen magnet, semua putaran terhubung ke arah yang sama, sedangkan dalam superkonduktor, putaran anti-selaras dengan arah bolak-balik. Menyatukan magnet dan superkonduktor biasanya menghancurkan keselarasan dan anti-kesejajaran putaran. Namun, interaksi antara zat dalam bahan berlapis 2D cukup untuk “memiringkan” putaran atom sehingga membentuk keadaan spin tertentu, yang disebut kopling spin-orbit Rashba, yang diperlukan untuk membentuk MZM.

Mencari MZM

Superkonduktor topologi dalam penelitian ini terdiri dari lapisan kromium bromida, suatu bahan yang masih bersifat magnetis bila hanya satu-Atom-Pelajari tim Profesor Lilzarth tentang pulau padat satu atom kromium bromida yang tumbuh di atas kristal superkonduktor neobium desilinida dan mengukur sifat listriknya menggunakan mikroskop penerowongan pemindai. Saat ini, mereka sedang membangun visi mereka pada keterampilan pemodelan komputer Adam Foster, seorang profesor di Universitas Alto, dan Timu Ozen, sekarang seorang profesor di Universitas Tampa.

Profesor Foster berkata, “Kami membutuhkan banyak pekerjaan simulasi untuk membuktikan bahwa sinyal yang kami lihat disebabkan oleh MZM, dan bukan oleh pengaruh lain,” kata Profesor Foster. “Kami perlu menunjukkan bahwa semua bagian disatukan untuk membuktikan bahwa kami membuat MZM.”

Sekarang tim telah mengkonfirmasi bahwa mereka dapat membuat 1D MZM dalam objek dua dimensi, langkah selanjutnya adalah mencoba mengubahnya menjadi tanda kutip topologis. Sejauh ini, langkah tersebut mengecualikan tim yang telah membuat MZM 0 dimensi dan tim Alto tidak mau memprediksi apakah prosesnya akan lebih mudah dengan MZM 1 dimensi, tetapi mereka optimis tentang masa depan 1D MZM.

“Bagian terbaik dari makalah ini adalah kami membangun MZM pada material 2D,” kata Profesor Lilzarth, “pada prinsipnya fitur mereka lebih mudah dan nyaman untuk disesuaikan dan pada akhirnya dibuat sebagai perangkat yang dapat digunakan. “

Referensi: Shawlienu Kejilibike, Md. Nurul Huda, William Vaughan, Marcus Apro, Somesh C. Ganguly, Orlando J. Silvira, Szepepan Goodzick, Adam S. Foster, Timu Ozanath, dan Peter “Topological Supercar 20”. Alam.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2989-y

Kolaborator penelitian termasuk peneliti dari Universitas Tampa di Finlandia dan Universitas M Kurki-Sklodoska di Polandia.

Pekerjaan tersebut dilakukan dengan menggunakan infrastruktur penelitian Otanano. Otaanano menyediakan peralatan dan lingkungan industri mutakhir untuk ilmu nano dan teknologi serta penelitian teknologi kuantum di Finlandia. Dioperasikan oleh Otanano Alto University dan VTT dan tersedia secara internasional untuk pengguna akademis dan komersial.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.