Sciencemag.cz
Doporučujeme
Majoranovy fermiony vznikly ve 30. letech jako teoretický koncept. Popularitu jim možná zajistil osud autora celé myšlenky (italský fyzik Ettore Majorana záhadně zmizel v roce 1937, takže o něm následně vznikly i romány) a pak i to, že navržené částice jsou dosti kuriózní – měly by být současně i vlastními antičásticemi.
V poslední době se Majoranovy fermiony kupodivu podařilo i připravit, alespoň několik studií to tvrdí; spíše jde ovšem o kvazičástice na úrovni např. fononů než o „skutečné“ objekty. Nově nyní vědci z Princeton University navrhují, že by nemuselo jít pouze o kuriózní hříčku, ale na této bázi by se daly konstruovat i kvantové počítače.
Ali Yazdani, hlavní autor studie publikované v Science, uvádí, že v jejich případě Majoranovy fermiony vznikají na dvou koncích speciálně upraveného drátku. Díky tomu by pak kvantové počítání mělo být celkem robustní – narušení kvantového stavu prý vyžaduje, aby se současně narušil stav obou částic (poznámka: ne že by to bylo zrovna srozumitelné – pokud oba fermiony nejsou na sobě nezávislé, ale nějak propojené, pak by se zdálo, že narušení jednoho změní automaticky i ten druhý).
Kvantový výpočet prováděny na dvojici Majoranových fermionů by skončil jejich zničením (poznámka: anihilací? Anihilují spolu Majoranovy fermiony? Ale jak by se k sobě dostaly, když by byly na různých koncích drátku?). Následkem toho se může objevit elektron (detekováno změnou náboje), nebo se nestane nic – má to záviset na způsobu propletení.
Aby to nebylo tak jednoduché: Majoranovy fermiony mají vzniknout na dvou koncích atom tlustého drátku z magnetického materiálu, který je položen na supravodivý podklad. Tým z Princetonu již v roce 2014 takto údajně prokázal vznik Majoranových částic na koncích vlákna z atomů železa, přičemž tyto kvazičástice se podařilo detekovat pomocí STM mikroskopie. Vlastnosti spinu těchto částic jsou natolik jedinečné, že prý musí jít o Majoranovy fermiony.
Nynější studie ovšem přináší ještě složitější uspořádání, kdy se na supravodivou podložku položí topologický izolátor. Vodivá hrana topologického izolátoru funguje obdobně jako drát a navíc se na ni přenášejí i supravodivé vlastnosti. Jako supravodič byl použit niob a jako topologický izolátor bismut. Kvazičástice se objevily poté, co na strukturu působilo magnetické pole; bylo potřeba, aby jeho směr byl rovnoběžný s tokem elektronů. Jinou možností, jak by Majoranovy fermiony mohly vzniknout, by bylo vodivý okraj topologického izolátoru přestřihnout. Je to jasné, milý Watsone?
„Observation of a Majorana zero mode in a topologically protected edge channel“ Science (2019). https://science.sciencemag.org/content/early/2019/06/12/science.aax1444
Zdroj: Phys.org
