Con la loro insensibilità alla decoerenza, Le particelle di Majorana potrebbero diventare elementi costitutivi stabili dei computer quantistici. Il problema è che si verificano solo in circostanze molto speciali. Ora, i ricercatori della Chalmers University of Technology sono riusciti a produrre un componente in grado di ospitare le particelle ricercate.

I ricercatori di tutto il mondo stanno lottando per costruire computer quantistici. Una delle grandi sfide è superare la sensibilità dei sistemi quantistici alla decoerenza, il crollo delle sovrapposizioni. Una pista all'interno della ricerca sui computer quantistici è quindi quella di utilizzare le particelle di Majorana, che sono anche chiamati fermioni di Majorana. Microsoft, tra le altre organizzazioni, sta esplorando questo tipo di computer quantistico.

I fermioni di Majorana sono particelle altamente originali, del tutto diversi da quelli che compongono i materiali che ci circondano. In termini estremamente semplificati, possono essere visti come semielettroni. In un computer quantistico, l'idea è quella di codificare le informazioni in una coppia di fermioni di Majorana separati nel materiale, che dovrebbe, in linea di principio, rendere i calcoli immuni alla decoerenza.

Allora, dove trovi i fermioni di Majorana? Nei materiali allo stato solido, sembrano verificarsi solo in quelli che sono conosciuti come superconduttori topologici. Ma un gruppo di ricerca della Chalmers University of Technology è ora tra i primi al mondo a riferire di aver effettivamente prodotto un superconduttore topologico.

"I nostri risultati sperimentali sono coerenti con la superconduttività topologica, "dice Floriana Lombardi, professore al Quantum Device Physics Laboratory di Chalmers.

Per creare il loro superconduttore non convenzionale, hanno iniziato con quello che viene chiamato un isolante topologico fatto di tellururo di bismuto, Bi ₂ Te ₃ . Un isolante topologico conduce la corrente sulla superficie in modo molto particolare. I ricercatori hanno posizionato uno strato di alluminio, un superconduttore convenzionale, in cima, che conduce la corrente completamente senza resistenza alle basse temperature.

"La coppia di elettroni superconduttori poi si disperde nell'isolante topologico, che diventa anche superconduttore, " spiega Thilo Bauch, professore associato di fisica dei dispositivi quantistici.

Però, le misurazioni iniziali indicavano tutte che avevano solo la superconduttività standard indotta nel Bi ₂ Te ₃ isolante topologico. Ma quando hanno raffreddato di nuovo il componente più tardi, ripetere regolarmente alcune misurazioni, la situazione cambiò improvvisamente:le caratteristiche delle coppie di elettroni superconduttori variarono in direzioni diverse.

"E questo non è affatto compatibile con la superconduttività convenzionale. Sono successe cose inaspettate ed eccitanti, "dice Lombardi.

A differenza di altri gruppi di ricerca, Il team di Lombardi ha utilizzato il platino per assemblare l'isolante topologico con l'alluminio. I ripetuti cicli di raffreddamento hanno dato origine a sollecitazioni nel materiale, che ha causato la superconduttività a cambiare le sue proprietà. Dopo un intenso periodo di analisi, i ricercatori hanno stabilito che probabilmente erano riusciti a creare un superconduttore topologico.

"Per le applicazioni pratiche, il materiale è principalmente di interesse per coloro che tentano di costruire un computer quantistico topologico. Vogliamo esplorare la nuova fisica nascosta nei superconduttori topologici:questo è un nuovo capitolo della fisica, "dice Lombardi.

I risultati sono stati recentemente pubblicati in Comunicazioni sulla natura in uno studio intitolato "Superconduttività non convenzionale indotta sugli stati superficiali di Bi ₂ Te ₃ isolante topologico."