|  | 2 сентября 2017 | Новости науки и техники

Получены убедительные доказательства существования майорановских фермионов, квазичастиц, которые можно использовать в области квантовых вычислений

Нанопроводники


Напомним нашим читателям, что в 1937 году итальянский физик Этторе Майорана (Ettore Majorana) теоретически обосновал возможность существования экзотических квазичастиц, которые одновременно являются своими собственными античастицами. После этого был предпринят целый ряд исследований и экспериментов, направленных на поиски доказательств этих квазичастиц, которые получили название майорановских фермионов (Majorana fermions). Первые доказательства возможности их существования были получены в 2012 году исследователями из Технологического университета Дельфта (Delft University of Technology), Нидерланды. Для этого ученые использовали поток электронов, запущенный в нанопроводник, размещенный рядом с участком из сверхпроводящего материала.

После экспериментов 2012 года было проведено еще несколько экспериментов, результаты которых указывали на возможность существования майорановских фермионов. Однако все эти эксперименты, включая и самый первый, оставляли лазейку для возможности альтернативного объяснения полученных результатов. "До последнего времени не было получено ни одного убедительного и достоверного доказательства существования майорановских фермионов" - рассказывает Хао Жанг (Hao Zhang), исследователь из TU Delft.

Для поиска доказательств существования майорановских фермионов исследователи из Технологического университета Дельфта, Технологический университет Эйндховена (Eindhoven University of Technology), Нидерланды, и Калифорнийского университета (University of California), Санта-Барбара, США, создали устройство из перекрещивающихся нанопроводников, по виду напоминающие символ хэштэга (#). Четыре точки соприкосновения нанопроводников представляют собой места, где майорановские частицы могут обменяться местами, не контактируя и не уничтожая друг друга.

"Проведенные нами эксперименты дали результаты, которые содержат уникальные данные, имеющие отношение только к майорановским фермионам. И эти результаты не могут быть объяснены с точки зрения любой другой альтернативной теории" - рассказывает Хао Жанг, - "Все это можно считать как первое убедительное доказательство существования майорановских фермионов".

Майорановский кубит


Помимо получения доказательств существования майорановских фермионов, данные исследования предоставляют доказательства возможности реализации технологий так называемых топологических квантовых вычислений, в которых роль квантовых битов, кубитов, будут выполнять майорановские квазичастицы. В топологических квантовых вычислительных системах квантовая информация может содержаться в виде квантового состояния фермиона, а обработка информации будет выполняться путем ее передачи от одного фермиона к другому. Последовательность цепочки передачи информации будет определять вид (алгоритм) ее обработки и при таком способе обработки вероятность возникновения ошибок гораздо ниже вероятности при работе квантовых вычислительных систем другого типа.

Малая вероятность возникновения ошибок является следствием способности майорановских фермионов находиться в состоянии квантовой суперпозиции в течение длительного времени, во много раз большего, чем время нахождения в состоянии квантовой суперпозиции кубитов на основе ионов или фотонов. "Это является основным преимуществом кубитов на основе майорановских фермионов по сравнению с другими типами кубитов" - рассказывает Хао Жанг, - "А возможность длительного сохранения суперпозиции майорановскими кубитами следует из-за их топологической изоляции, которая выступает в роли защиты от влияния внешних факторов".

Исследователи сообщили, что они уже начали работать в направлении создания работоспособных кубитов на базе майорановских фермионов. Эти кубиты станут основой первого экспериментального квантового чипа с микроволновым управлением, при помощи которого будут проведены исследования, результаты которых определят целесообразность дальнейшей работы в данном направлении.





Ключевые слова:
Майорановские, Фермионы, Квазичастицы, Доказательство, Существование, Нанопроводник, Квантовый, Бит, Кубит

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Компания Intel начинает разработку кремниевых кубитов, которые станут основ ...
  • Ученые обнаружили новое состояние материи, проявляющееся в двумерных матери ...
  • Ученые доказали возможность телепортации материальных объектов, "телепорти ...
  • Неуловимые квазичастицы, майорановские фермионы, скрываются внутри холодных ...
  • Электронная "автострада" - новый путь к реализации квантовых компьютеров.




  • 2 сентября 2017 11:14
    #1 Написал: interim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 210
    "итальянский физик Этторе Майорана (Ettore Majorana) теоретически обосновал возможность существования экзотических квазичастиц"..

    угу. только обосновал он возможность существования майорановских фундаментальных частиц (например, одним из кандидатов рассматривается сейчас нейтрино), а не квазичастиц.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.