La ricerca delle particelle di Majorana come elementi costitutivi di un futuro computer è iniziata sin dalla prima osservazione di queste particelle a Delft nel 2012. A causa delle loro proprietà fisiche, un bit quantistico basato su di essi è protetto dagli errori. Sperimentalmente, però, il controllo e la realizzazione degli stati di Majorana sono molto impegnativi. Un team internazionale di scienziati, guidato da Attila Geresdi al QuTech ha ora dimostrato una nuova tecnologia che consente una caratterizzazione più affidabile per il futuro controllo delle particelle di Majorana. Pubblicano il loro lavoro in Fisica della natura .

Il Majorana afferma, particelle quantistiche esotiche, esistono solo in circostanze molto specifiche. Mentre teoricamente proposto nel 1938, sono stati osservati per la prima volta in un chip a stato solido dal gruppo di Leo Kouwenhoven nel 2012. "L'ingrediente chiave è un nanofilo ricoperto da uno strato superconduttore", spiega Attila Geresdi, principale ricercatore del presente studio. Queste particelle sono gli elementi costitutivi della computazione quantistica topologica, una direzione promettente nella tecnologia quantistica che viene perseguita da diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo in collaborazione con Microsoft.

'La maggior parte degli studi attuali sugli stati di Majorana si basano sulla misurazione del flusso di elettroni attraverso il nanofilo. Questo però distrugge inevitabilmente l'informazione quantistica codificata in queste particelle, ' spiega Geresdi. Il gruppo di Delft ha collaborato con un gruppo internazionale di ricercatori. Gli scienziati dell'Università di Yale hanno fornito la comprensione teorica dei dispositivi molto specifici realizzati con i nanofili ultra-puliti fabbricati a Copenaghen. I ricercatori di Delft hanno combinato i nanofili con uno spettrometro su chip per dimostrare un metodo di misurazione che non disturbasse il Majorana.

"Nel futuro computer quantistico, vuoi che ogni operazione sia corretta, ' dice Geresdi, 'i bit quantistici topologici sono intrinsecamente protetti dagli errori, il che significa che se esegui un'operazione quantistica, funziona sempre.' Ci sono ancora grandi ostacoli sulla strada verso l'informatica quantistica basata sulle particelle di Majorana, ma questo lavoro apre le porte a un nuovo regime di esperimenti quantistici. Geresdi:"sia le sfide fisiche fondamentali che le sfide tecnologiche per il controllo degli stati di Majorana possono essere esplorate utilizzando i nostri nuovi metodi".