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Le particelle di Majorana sono tornate sul radar a Delft grazie a un nuovo approccio: New Scientist

Le particelle di Majorana sono tornate sul radar a Delft grazie a un nuovo approccio: New Scientist

Dopo che due anni fa i ricercatori della TU Delft hanno dovuto ritirare la loro pubblicazione su Nature su un promettente elemento costitutivo per i futuri computer quantistici, ora stanno escogitando un nuovo approccio. Facendo un passo indietro, le ambite particelle stabili di Majorana sono in vista.

I ricercatori di Delft guidati da Leo Kouynhoven hanno cercato le particelle di Majorana per più di un decennio. Nel 2012 hanno trovato i primi segni di speranza. Le particelle di Majorana non sono particelle elementari, come gli elettroni, ma sono chiamate Quasiparticelledove le particelle in una sostanza si comportano collettivamente come se fossero particelle.

Particelle di Majorana

Le sostanze in cui queste macroparticelle sono eccitate possono proteggerle da disturbi esterni. Questa stabilità rende il Majorana sulla carta molto adatto come elemento costitutivo di un futuro computer quantistico, che può eseguire determinati compiti molto più velocemente di quanto sia possibile con i computer attuali.

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Nel 2018 è apparsa su Nature una pubblicazione in cui i ricercatori di Delft hanno dimostrato di aver trovato con successo particelle di Majorana alle estremità di nanofili ultrasottili superconduttori. Ma dopo aver criticato le misurazioni, hanno dovuto ritirare questo articolo nel 2020.

Da allora, il gruppo di ricerca non è rimasto inattivo. Stanno lavorando a un nuovo approccio Ora ci è riuscito Sembra rendere più semplice “Grande austerità”. Questo è il primo passo verso particelle di Majorana più stabili.

“Negli ultimi anni”, dice, “è diventato evidente che con attente misurazioni, puoi vedere fenomeni emergenti nella tua materia che a prima vista assomigliano molto a Majoranas, ma che non hanno tutte le proprietà necessarie. Guanzhong WangDottorando presso QuTech, Research Institute for Quantum Technology presso TU Delft e TNO.

collana corta

Ciò ha sollevato la questione del perché i nanofili non si sono comportati come sperato. I ricercatori di Delft ritengono che le sostanze non siano abbastanza pure, il che sta causando disturbi. In teoria, il Majorana dovrebbe essere in grado di resistere a tali disturbi, ma c’è un limite a questo. Sembra che ci sia stato molto tumulto.

Ecco perché ora i ricercatori hanno fatto un passo indietro. Hanno realizzato un nanofilo più corto e più semplice, con il quale hanno potuto controllare meglio le condizioni. Le particelle di Majorana appaiono sempre in coppia, una all’estremità di ciascun nanofilo. Puoi pensare a una coppia di Majorana come a due mezzi elettroni.

Il nanofilo più corto ricorda in qualche modo un filo di perline, perché è costituito dai cosiddetti punti quantici, che sono minuscole isole di Semiconduttori In un ambiente non conduttivo, con un pezzo di nanofilo ricoperto da un materiale superconduttore tra di loro. Gli elettroni possono muoversi avanti e indietro tra i punti quantici e il pezzo di nanofilo superconduttore in modi specifici. “Controllando in modo molto preciso il comportamento degli elettroni nella parte superconduttrice, possiamo garantire che le maggiorane si formino alle estremità”, dice. Tom Dvirricercatore post-dottorato presso QuTech.

I ricercatori hanno ora dimostrato di avere un controllo sufficiente sul sistema semplificato con due punti quantici per consentire l’emergere di semplici “Majorana sobri”.

gomma

“Il prossimo passo non è solo misurare le particelle di Majorana, ma anche manipolarle in modo da poterle usare come qubit”, dice Dvir. “Allo stesso tempo, vedremo se possiamo allungare la catena, in modo che i monti Majorana siano più distanziati tra loro, il che li rende più stabili e robusti”.

“Penso che sia un esperimento interessante”, afferma il fisico teorico. Carlo Benaker dell’Università di Leiden, che non è stata coinvolta nello studio. Fanno prima un passo indietro per costruire qualcosa che capiscono bene, e poi con attenzione, passo dopo passo, per lavorare verso l’obiettivo finale: un Majorana stabile.

I due grandi Bennaker paragonano la loro fine a un pezzo di gomma da masticare che si disfa. Se lo smonti finché non si rompe in due pezzi, hai due molecole di Majorana. Se li rimetti insieme, riavrai indietro il tuo vecchio elettrone.

Il primo passo

“Ora quello che hanno fatto nell’esperimento è stato separare un po’ la gomma”, dice Benaker. Ma le parti sono inseparabili l’una dall’altra. Quindi possono tornare direttamente all’elettrone.

Quindi Benaker lo vede come un primo passo verso una “vera particella di Majorana”. “Forse se facessi una corda più lunga e tirassi più forte, otterresti due particelle indipendenti, ma non ci siamo ancora.”

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