Az ultravékony nanohuzalok áldást jelenthetnek a hibaálló kvantumszámítástechnikában

A kutatók 20 nm-nél kisebb átmérőjű ultravékony félvezető-szupravezető hibrid nanohuzalokat készítettek. Az ilyen vezetékek vékonyabbak, mint a korábban termesztettek, és az előrejelzések szerint Majorana zéró módusként ismert jelenségeket tartalmaznak, amelyek az úgynevezett topológiai kvantumbitek (qubitek) alapvető összetevői, amelyek egy stabil és hibaálló kvantumszámítógép alapját képezhetik.

Eredetileg a Majorana zéró módusok (MZM-ek) egyszerűen matematikai konstrukciók voltak, amelyek lehetővé tették, hogy egy elektron elméletileg két félből álljon. Kvantumszámítási szempontból azért vonzóak, mert ha egy elektront ketté lehet osztani, akkor az általa kódolt kvantuminformáció védve lesz a helyi perturbációkkal szemben mindaddig, amíg a „félelektronok” egymástól távol tárolhatók. Az elmélet szerint ezeknek az entitásoknak egy szupravezető anyagból készült héjba csomagolt és mágneses térbe helyezett félvezető nanoszálból álló összeállításban kell megjelenniük.

Elméletileg a nanohuzal legegyszerűbb típusa, amelyben az MZM-eknek meg kell jelenniük, egy egydimenziós elektronrendszer – vagyis olyan, amelyben az elektronok egyetlen elektronikus alsávot foglalnak el a félvezetőben. A kísérletekben azonban több alsávot is lefoglalnak.

20 nm-nél kisebb átmérő

Egy új tanulmányban a kutatók vezették Jianhua Zhao és Dong Pan a Állami kulcslaboratórium szuperrácsokkal és mikrostruktúrákkal, Félvezető Intézet, Kínai Tudományos Akadémia, ultravékony nanohuzalokat termesztett a félvezető indium-arzenidből (InAs), amelyet egy in situ epitaxiális szupravezető alumínium (Al) film a molekuláris nyaláb epitaxia (MBE) technikával. Ezüst (Ag) katalizátort használtak a huzalok növesztéséhez – ezt a technikát rutinszerűen alkalmazzák az ilyen típusú kísérletekben. Az új nanohuzalok átmérője kisebb, mint 20 nm, ami ötször kisebb, mint a korábban ezzel a megközelítéssel termesztett félvezető nanohuzalok.

A huzalok átmérője az Ag katalizátor átmérőjétől függ, és Zhao elmagyarázza, hogy nagyon kicsi Ag katalizátorok (5 és 40 nm között) készíthetők a csapat MBE rendszerével. A vezetékek kristályminősége az átmérőjüktől is függ, és az új vizsgálatban termesztett huzalok kiváló minőségűek.

Új út a jövőbeli MZM-keresésekhez

„Alumínium szupravezető fóliákkal kombinálva ezek az ultravékony vezetékek lehetséges módot kínálnak a kevesebb alsávos rezsim (és végső soron az egysávos rezsim) elérésére.” Hao Zhang of Tsinghua Egyetem, aki a munkában az elektrontranszport méréseket vezette, meséli Fizika Világa. „Ezek a vezetékek tehát új utat nyitnak a kevesebb alsávi rezsim feltárására a jövőbeli MZM-keresésekhez.”

Az alapvető transzportkarakterisztikás méréseknek köszönhetően a kutatók már két jelenséget fedeztek fel rendszerükben: „kemény” szupravezető rést az alagút spektroszkópiai méréseknél; valamint a „paritásmegőrző Coulomb-blokád” az úgynevezett hibrid sziget-eszközökben. Mindkét jelenség kulcsfontosságú összetevője a jövőbeni Majorana-kutatásoknak, magyarázza Zhang.

A csapat azt állítja, hogy most erősebb bizonyítékot keresnek az MZM-ekre az ultravékony InAs-Al nanoszálas szerkezetek kvantumtranszport tulajdonságainak mérésével.

A munka részletesen a Kínai fizika levelek.

A poszt Az ultravékony nanohuzalok áldást jelenthetnek a hibaálló kvantumszámítástechnikában jelent meg először Fizika Világa.

• Coinsmart. Európa legjobb Bitcoin- és kriptográfiai tőzsdéje.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. SZABAD HOZZÁFÉRÉS.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Ingyenes próbaverzió.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-proof-quantum-computing/