Ученые создали структуру, в которой объединили частицу и античастицу

Ученые из США и Германии смогли получить первое изображение фермиона Майораны, который является одновременно частицей и античастицей. Подобные открытия могут способствовать созданию кубитов для квантового компьютера. Подробности узнаем из нижеизложенной статьи.

Фермионы Майораны

Майорановские фермионы являются частицами, которые являются своими собственными античастицами. Это значит, что они обладают противоположными электрическими и цветовыми зарядами одновременно. К ним также иногда относят квазичастицы, которые представляют из себя особую совокупность определенного количества частиц и образуются во время передачи электрических зарядов в сверхпроводниковых материалах.

Исследование

Учеными из университетов Иллинойса (США) и Гамбурга (Германия) были получены изображения структур этих фермионов. Основой материала служил рений, способный провести электричество при низких температурах (более 260 градусов ниже нуля), не теряя заряд. На поверхности этого сверхпроводника были установлены специальные железные точки, которые создали рений в сверхпроводник, имеющий топологический узел.

Когда через сверхпроводник пропускали электричество, границы точек из железа менялись: на них появлялись фермионы Майораны. Поймать и зафиксировать данные частицы удалось благодаря сканирующему туннельному микроскопу, который оснащен невероятно тонкой иглой (толщина нескольких атомов). Она определяет длину расстояния от микроскопа до материала и дает изображение высокого разрешения того, что происходит на поверхности материала.

Значение исследования

Таким образом, были обнаружены майорановские фермионы. Учеными были изучены некоторые из их физических характеристик. Ключевой и неотъемлемой их характеристикой считают стабильность. Благодаря этому квазичастица находится в одинаковом состоянии длительное время, запоминает исходную позицию и состояние. Это и отличает их от систем, используемых как кубиты (минимальные носители информации - по аналогии с битом в обычном компьютере) в настоящее время. Подобные открытия способны подвести нас к новому этапу развития квантовых технологий. Это, определенно, еще один шаг на пути к созданию квантового компьютера.

Перспективы исследования

В дальнейшем ученые планируют найти способы создать кубиты Майораны на чипах и научиться управлять ими. Это бы помогло повысить мощности квантовой вычислительной системы. А при совмещении с недавно созданными квантовыми вентилями эти процессы можно было бы производить на значительно более высокой скорости.

Фото: sophimania.pe