In Natura oggi un team internazionale di ricercatori della Eindhoven University of Technology, La Delft University of Technology e la University of California - Santa Barbara presentano un chip quantistico avanzato che sarà in grado di fornire una prova definitiva delle misteriose particelle Majorana. Queste particelle, dimostrata per la prima volta nel 2012, sono la loro stessa antiparticella allo stesso tempo. Il chip, che comprende reti ultrasottili di nanofili a forma di "hashtag", ha tutte le qualità per permettere alle particelle di Majorana di scambiarsi di posto. Questa caratteristica è considerata la prova della loro esistenza ed è un passo cruciale verso il loro utilizzo come elemento costitutivo per i futuri computer quantistici.

Nel 2012 c'è stata una grande novità:i ricercatori della Delft University of Technology e dell'Eindhoven University of Technology hanno presentato le prime firme sperimentali per l'esistenza del fermione di Majorana. Questa particella era stata predetta nel 1937 dal fisico italiano Ettore Majorana ed ha la caratteristica proprietà di essere anche la propria antiparticella. Le particelle di Majorana emergono alle estremità di un filo semiconduttore, quando viene a contatto con un materiale superconduttore.

Pistola fumante

Mentre le particelle scoperte possono avere proprietà tipiche di Majoranas, la prova più entusiasmante si potrebbe ottenere facendo scambiare di posto due particelle di Majorana, o "treccia" come è scientificamente noto. "Questa è la pistola fumante, " suggerisce Erik Bakkers, uno dei ricercatori della Eindhoven University of Technology. "Il comportamento che poi vediamo potrebbe essere la prova più conclusiva di Majoranas."

Incrocio stradale

Nel Natura documento pubblicato oggi, Bakkers ei suoi colleghi presentano un nuovo dispositivo che dovrebbe essere in grado di mostrare questo scambio di Majorana. Nell'esperimento originale del 2012 sono state trovate due particelle di Majorana in un unico filo ma non sono riuscite a passare l'una nell'altra senza distruggere immediatamente l'altra. Quindi i ricercatori hanno dovuto letteralmente creare spazio. Nell'esperimento presentato hanno formato intersezioni usando gli stessi tipi di nanofili in modo che quattro di queste intersezioni formino un "hashtag", #, e creare così un circuito chiuso lungo il quale i Majorana possono muoversi.

Incidi e cresci

I ricercatori hanno costruito il loro dispositivo hashtag partendo da zero. I nanofili sono cresciuti da un substrato appositamente inciso in modo tale da formare esattamente la rete desiderata che poi espongono a un flusso di particelle di alluminio, creando strati di alluminio, un superconduttore, su punti specifici sui fili - i contatti dove emergono le particelle di Majorana. I luoghi che giacciono "all'ombra" di altri fili rimangono scoperti.

Salto di qualità

L'intero processo avviene nel vuoto ea temperatura ultra-fredda (circa -273 gradi Celsius). "Questo assicura molto pulito, contatti puri, "dice Bakker, "e ci consente di fare un notevole salto di qualità nella qualità di questo tipo di dispositivo quantistico". Le misurazioni dimostrano per una serie di proprietà elettroniche e magnetiche che tutti gli ingredienti per intrecciare le Majorana sono presenti.

Computer quantistici

Se i ricercatori riusciranno a far intrecciare le particelle di Majorana, avranno preso subito due piccioni con una fava. Data la loro robustezza, I Majorana sono considerati il ​​mattone ideale per i futuri computer quantistici che saranno in grado di eseguire molti calcoli contemporaneamente e quindi molte volte più velocemente dei computer attuali. L'intreccio di due particelle di Majorana potrebbe costituire la base per un qubit, l'unità di calcolo di questi computer.

Viaggiare in tutto il mondo

Un dettaglio interessante è che i campioni hanno viaggiato in tutto il mondo durante la fabbricazione, combinando attività uniche e sinergiche di ciascun istituto di ricerca. È iniziato a Delft con la modellazione e l'incisione del substrato, poi a Eindhoven per la crescita dei nanofili ea Santa Barbara per la formazione del contatto con l'alluminio. Infine di nuovo a Delft via Eindhoven per le misurazioni.