Credito:Istituto di fisica di Leiden
L'approccio standard alla costruzione di un computer quantistico con majorana come elementi costitutivi consiste nel convertirli in qubit. Però, un'applicazione promettente dell'informatica quantistica, la chimica quantistica, richiederebbe che questi qubit vengano nuovamente convertiti nei cosiddetti fermioni. I fisici di Leida e Delft propongono di trasformare le majorane direttamente in fermioni, rendere i calcoli più efficienti. La loro ricerca è stata pubblicata in Lettere di revisione fisica .
Tutto nell'universo è materia o energia. L'energia è costituita da un solo tipo di particella:i bosoni. La materia è costituita dall'altro tipo di particella fondamentale, fermioni. Una delle principali questioni scientifiche è come prevedere le proprietà della materia a livello molecolare. Poiché le molecole sono governate dalla meccanica quantistica, questo campo è chiamato chimica quantistica. La simulazione efficiente della chimica quantistica è un compito oltre la portata dei computer classici, con i computer quantistici che rappresentano un'alternativa promettente. Però, l'equivalente standard per i bit nell'informatica quantistica sono i qubit, che sono bosoni. Cercare di simulare fermioni (materia) usando bosoni (qubit) è inefficiente, a causa delle differenze tra questi tipi di particelle.
Una proposta esotica per la creazione di qubit si basa sull'utilizzo delle cosiddette modalità zero di Majorana. Questi sono utili per il calcolo quantistico a causa della loro intrinseca robustezza contro il rumore. Il calcolo quantistico con majorana in precedenza si basava sulla combinazione di quattro o sei majorana in un singolo qubit. Ma non devi necessariamente trasformare majorana in qubit, in quanto originariamente non sono né fermioni né bosoni.
Il fisico di Leida Tom O'Brien e Piotr Rożek e Anton Akhmerov di Delft hanno ora ideato un metodo per risolvere i problemi di chimica quantistica convertendo le majorane direttamente in fermioni. Questo approccio è una situazione vantaggiosa per tutti. Da una parte, il loro nuovo schema richiede l'uso di meno majorana per simulare la stessa molecola, poiché hai solo bisogno di due majorana per creare un fermione invece di quattro o sei per un qubit. D'altra parte, la proposta evita la complicazione dell'uso di bosoni (qubit) per simulare fermioni (materia), e quindi utilizza un algoritmo più semplice e diretto.