Impressões digitais de Majorana em nanofios de casca total.

Um método alternativo é proposto para alcançar supercondutividade topológica

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De acordo com a pesquisa da equipe, publicada na revista Science, esse “avanço conceitual” foi alcançado através da colaboração com os pesquisadores do Microsoft Quantum. Juntos, a equipe de pesquisa usou o enrolamento de fase em torno da circunferência de um supercondutor cilíndrico que circunda um semicondutor.

Charles Marcus, do Niels Bohr Institute, disse: “O resultado pode fornecer uma rota útil para o uso dos modos zero de Majorana como base de qubits protegidos para informações quânticas. Não sabemos se esses fios serão úteis ou se apenas as idéias serão úteis. ”

Uma possível observação

O trabalho de pesquisa explica que os modos zero de Majorana, quasipartículas que são previstas para ocorrer em supercondutores topológicos, são promissores como um elemento básico para a computação quântica topológica. Hoje, existem dois pioneiros na implementação física de Marjoranas – nanofios híbridos de semicondutores-supercomputadores e isoladores topológicos que estão em contato com um supercondutor.

O artigo apresenta uma plataforma que combina elementos de ambos: um nanofio semicondutor envolvido por um supercondutor. Ao combinar cálculos teóricos com seus próprios experimentos, a equipe de pesquisa apresenta evidências que são consistentemente consistentes com o surgimento dos modos zero de Majorana.

Impressões digitais de Majorana em nanofios de casca total.

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Figuras detalhando impressões digitais de majorana em nanofios de casca total. Imagem creditada à Universidade de Copenhague, Instituto Niels Bohr

Combinando duas idéias conhecidas

A pesquisa introduz uma abordagem conceitualmente distinta para gerar os modos zero de Majorana e utiliza duas idéias já conhecidas que já foram usadas no mundo da mecânica quântica: supercondutores topológicos baseados em vórtice e supercondutividade topológica unidimensional em nanofios.

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Ao usar essas duas idéias, o resultado da equipe foi a inauguração de “um novo caminho”, com descobertas que podem ser rastreadas em torno de 50 anos a uma peça de física conhecida como efeito Little-Parks.

Essencialmente, o efeito Little-Parks diz que um supercondutor na forma de uma concha cilíndrica se ajustará a um campo magnético externo, enfiando o cilindro saltando para um “estado de vórtice”, onde a função de onda quântica ao redor do cilindro carrega uma torção de sua fase .

Um caminho a seguir para a computação quântica

Para revelar esse novo caminho, era necessário um tipo especial de material que combinasse nanofios semicondutores e alumínio supercondutor. Estes foram desenvolvidos no Center for Quantum Devices, assim como os fios especiais com o invólucro supercondutor que circunda totalmente o semicondutor.

“Nossa motivação para analisar isso em primeiro lugar foi que parecia interessante e não sabíamos o que aconteceria”, disse Marcus sobre a descoberta experimental, que foi confirmada teoricamente no mesmo trabalho de pesquisa. No entanto, a idéia pode indicar um caminho a seguir para a computação quântica.

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