I ricercatori di QuTech hanno creato particelle di Majorana su un piano bidimensionale sviluppando dispositivi che utilizzano superconduttori e semiconduttori, consentendo esperimenti precedentemente inaccessibili. Questo progresso potrebbe portare a qubit Majorana stabili e topologicamente protetti, che apporterebbe notevoli vantaggi all’informatica quantistica.
I ricercatori hanno innovato un metodo 2D per produrre particelle di Majorana, con l’obiettivo di migliorare l’informatica quantistica con qubit stabili ed efficienti.
I ricercatori di QuTech hanno scoperto un metodo per creare particelle di Majorana su un piano bidimensionale. Hanno raggiunto questo obiettivo progettando dispositivi che sfruttano le proprietà sinergiche dei superconduttori e semiconduttori. La versatilità di questa nuova piattaforma 2D consente esperienze precedentemente inaccessibili che coinvolgono Majoranas. I risultati sono dettagliati nella revisione Natura.
I computer quantistici funzionano in modo fondamentalmente diverso dai computer classici. Mentre i computer classici utilizzano i bit come unità di base delle informazioni, che possono essere 0 o 1, i computer quantistici utilizzano i qubit, che possono esistere nello stato 0, 1 o entrambi contemporaneamente. Questo principio di sovrapposizione, combinato con nuovi algoritmi quantistici, potrebbe consentire ai computer quantistici di risolvere determinati problemi in modo molto più efficiente rispetto ai computer classici. Tuttavia, i qubit che memorizzano queste informazioni quantistiche sono intrinsecamente più fragili dei bit classici.
Qubit intrinsecamente stabili
I qubit di Majorana si basano su stati della materia topologicamente protetti. Ciò significa che piccoli disturbi locali non possono distruggere lo stato del qubit. Questa robustezza alle influenze esterne rende i qubit Majorana altamente desiderabili calcolo quantisticopoiché l’informazione quantistica codificata in questi stati rimarrebbe stabile per periodi molto più lunghi.
Particelle di Majorana in due dimensioni
La produzione di un qubit Majorana completo richiede diversi passaggi. Il primo di questi è la capacità di progettare in modo affidabile i Majorana e di dimostrare che possiedono effettivamente le proprietà speciali che li rendono candidati promettenti per i qubit. In precedenza, i ricercatori di QuTech, una collaborazione tra TU Delft e TNO, hanno utilizzato un nanofilo unidimensionale per dimostrare un nuovo approccio allo studio delle Majorana creando una catena Kitaev. In questo approccio, una stringa di punti quantici semiconduttori è collegata tramite superconduttori per produrre Majorana.
Estendere questo risultato a due dimensioni ha diverse importanti implicazioni. Il primo autore Bas ten Haaf spiega: “Implementando la catena Kitaev in due dimensioni, mostriamo che la fisica sottostante è universale e indipendente dalla piattaforma. » Il suo collega e co-autore Qingzheng Wang aggiunge: “Date le sfide di lunga data legate alla riproducibilità nella ricerca su Majorana, i nostri risultati sono davvero incoraggianti. »
Qubit Road to Majorana
La capacità di creare catene di Kitaev in sistemi bidimensionali apre diverse strade per la ricerca futura di Majorana. Il ricercatore capo Srijit Goswami spiega: “Penso che ora siamo in una posizione in cui possiamo fare ricerche interessanti sulle Majorana per sondare le loro proprietà fondamentali. Ad esempio, è possibile aumentare il numero dei siti della catena Kitaev e studiare sistematicamente la protezione delle particelle di Majorana. A lungo termine, la flessibilità e la scalabilità della piattaforma 2D dovrebbero consentirci di pensare a strategie concrete per creare reti Majorana e integrarle con gli elementi ausiliari necessari per il controllo e la lettura di un qubit Majorana.
