(c) Graphicstock

Kvantové počítače z Majoranových fermionů

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

periodická tabulka

Atomy titanu se i v pevné fázi dokáží stěhovat rychlostí blesku

Pohyblivost atomů v pevných látkách je omezená. V krystalech se atomy nacházejí v pravidelných vzdálenostech …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close