Ricercatori dell'Università di Copenaghen, in collaborazione con i ricercatori Microsoft Quantum, hanno utilizzato un semiconduttore a forma di matita che misura solo poche centinaia di nanometri di diametro per scoprire un nuovo percorso verso la superconduttività topologica e le modalità zero di Majorana. Lo studio è stato recentemente pubblicato su Scienza .

Il nuovo percorso scoperto dai ricercatori utilizza l'avvolgimento di fase attorno alla circonferenza di un superconduttore cilindrico che circonda un semiconduttore, un approccio che chiamano una svolta concettuale.

"Il risultato potrebbe fornire un percorso utile verso l'uso delle modalità zero di Majorana come base di qubit protetti per le informazioni quantistiche. Non sappiamo se questi fili stessi saranno utili, o se solo le idee saranno utili, "dice Carlo Marco, Villum Kann Rasmussen Professore al Niels Bohr Institute e Direttore Scientifico di Microsoft Quantum Lab a Copenhagen.

Quello che riportano sembra essere un modo molto più semplice per creare modalità zero Majorana, in cui possono essere accesi e spenti, secondo il ricercatore post-dottorato Saulius Vaitiekenas, chi era il principale sperimentatore dello studio.

Due idee conosciute combinate

La nuova ricerca fonde due idee già note utilizzate nel mondo della meccanica quantistica:superconduttori topologici basati su vortici e superconduttività topologica unidimensionale nei nanofili.

"Il significato di questo risultato è che unisce diversi approcci alla comprensione e alla creazione della superconduttività topologica e dei modi zero di Majorana, "dice il professor Karsten Flensberg, direttore del Center for Quantum Devices.

I risultati possono essere descritti come un'estensione dell'effetto Little-Parks, scoperto dai fisici 50 anni fa. Nell'effetto Piccoli Parchi, un superconduttore a forma di guscio cilindrico si adatta a un campo magnetico esterno, infilare il cilindro saltando in uno "stato di vortice" in cui la funzione d'onda quantistica attorno al cilindro porta una torsione della sua fase.

I ricercatori avevano bisogno di un tipo speciale di materiale che combinasse nanofili semiconduttori e alluminio superconduttore. Questi materiali sono stati sviluppati nel Center for Quantum Devices nel corso di alcuni anni. In particolare, il guscio superconduttore circonda completamente il semiconduttore in questi fili. Sono stati cresciuti dal professor Peter Krogstrup, anche presso il Center for Quantum Devices e direttore scientifico del Microsoft Quantum Materials Lab a Lyngby.

"La nostra motivazione per guardare questo in primo luogo era che sembrava interessante e non sapevamo cosa sarebbe successo, " dice Charles Marcus a proposito della scoperta sperimentale, che è stato confermato teoricamente nella stessa pubblicazione. Ciò nonostante, l'idea potrebbe indicare un percorso in avanti per il calcolo quantistico.