La scatola segna il punto del punto di Dirac degli stati di superficie:La struttura elettronica di superficie interroga la relazione tra superconduttività e topologia. Gli scienziati hanno osservato gli stati superficiali spin-polarizzati nel palladio di bismuto superconduttore non centrosimmetrico (BiPd). L'osservazione fornisce informazioni approfondite per guidare le future ricerche di superconduttori topologici, che sono architetture promettenti per l'informazione quantistica e le tecnologie di calcolo. Credito:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Quando si tratta di cose completamente nuove, Più veloce, computer più potenti, I fermioni di Majorana potrebbero essere la risposta. Queste ipotetiche particelle possono fare un lavoro migliore dei convenzionali bit quantistici (qubit) di luce o materia. Come mai? A causa del modo inquietante in cui i fermioni di Majorana interagiscono tra loro a distanza. Quando due fermioni interagiscono, di solito dissipano energia, mentre due Majorana sono entangled e conservano lo stato quantico. Ma dove trovare queste particelle uniche? Gli scienziati hanno osservato uno stato unico sulla superficie di un materiale superconduttore composto da parti uguali di bismuto e palladio. Sebbene non ospitasse i tanto agognati ipotetici fermioni di Majorana, stimolerà un'ulteriore ricerca di materiali che facciano, aprendo un potenziale percorso per nuove architetture di computer.
Lo studio fornisce informazioni vitali sull'origine della superconduttività e sul rilevamento di Majoranas nei punti Dirac sulla superficie rispetto alla massa. A sua volta, i risultati possono aiutare, un giorno, identificare i fermioni di Majorana. Queste particelle potrebbero cambiare il modo in cui progettiamo i computer quantistici.
Date le loro notevoli potenzialità applicative, dall'informatica quantistica alle tecnologie dell'informazione, i superconduttori non centrosimmetrici (NCS) hanno suscitato un notevole interesse sperimentale e teorico. In presenza di accoppiamento spin-orbita, questi materiali sono potenziali candidati per la superconduttività topologica che ospitano stati superficiali protetti di fermioni di Majorana. Però, prove di stati superficiali superconduttori topologici, e accoppiamento spin-orbita, nei materiali NCS è scarso.
Questo lavoro ha rivelato l'esistenza di stati superficiali spin-polarizzati nel materiale NCS BiPd, fornendo una visione unica della struttura elettronica e identificando un potenziale percorso verso gli sfuggenti stati di superficie del fermione di Marjorana. Gli scienziati hanno condotto una spettroscopia di fotoemissione sistematica ad alta risoluzione risolta in angolo (ARPES) e uno studio ARPES con risoluzione di spin delle proprietà elettroniche e di spin nello stato normale di questo superconduttore.
L'energia del fotone dettagliata, misurazioni ARPES dipendenti dalla temperatura e risolte in spin, integrato da calcoli della struttura elettronica dei primi principi, hanno dimostrato la presenza di stati superficiali a maggiore energia di legame con la posizione del punto di Dirac a circa 700?meV al di sotto del livello di Fermi. Mentre questi risultati negano l'esistenza della superconduttività topologica in BiPd, forniscono informazioni critiche per identificare, e nel tempo controllando tramite cancello elettrico, stati superficiali topologicamente protetti in materiali NCS che potrebbero creare una nuova classe di dispositivi quantistici basati sui fermioni di Majorana.
