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        德國開發用于量子計算的Majorana費米子

        2020-09-30 于利希研究所

        德國于利希研究所科研人員發現,Majorana費米子具有奇特的性質:外來粒子無法與自己的反粒子區分開。然而,它們在技術上可能非常有用,作為量子計算機的量子位。因為兩個Majorana費米子形成一個相互纏繞的結對,因此可以極強地抵抗外界影響。但是,Majorana費米子很難檢測。這是其制造和表征的主要障礙。來自于利希研究所和RWTH Aachen的科學家與漢堡大學的合作伙伴現在正在展示一種解決難題的可能方法。

        研究人員使用掃描隧道顯微鏡和計算機模擬技術檢查了磁性鐵納米線末端的準粒子,這些粒子被認為是可能的Majorana費米子。準粒子是由多個粒子組成的激發態,從外部觀察時,它們的行為類似于獨立粒子。納米線末端的激發態在拓撲上得到了保護,這使其對噪聲具有抵抗力。如果這些是Majorana狀態,則可以使用它們來確保完整性,從而可以正確執行計算。

        但不確定導線末端的激發態是實際上的Majorana納態,還是(在拓撲上不受保護的)所謂的Yu-Shiba-Rusinov態。為了使這兩個狀態有區別,研究人員使用了一個技巧,并用非磁性鈷原子擴展了鏈。因此,它們將空間線端與電磁線端分開。

        導線的鐵和鈷區域的原子軌道是激發態的基礎,它們的原子軌道是相似的,因此,直到導線末端,即使在延伸后,電子性能也不會急劇變化。盡管如此,Majorana的特征激發態并沒有遷移到新的末端,而是停留在鐵絲的末端。研究人員認為這很可能表明Majorana在鐵絲末端的狀態實際上是有問題的?!叭绻C實這一點,我們將為Majorana的受控生產和操縱奠定重要基礎,” 來自PeterGrünberg研究所和于利希研究所的高級模擬研究所的Samir Lounis。

        關鍵詞: 費米子   量子計算   德國  
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