Kawat nano ultratipis bisa menjadi keuntungan bagi komputasi kuantum tahan kesalahan

Para peneliti telah membuat kawat nano hibrida semikonduktor-superkonduktor ultra tipis berukuran kurang dari 20 nm. Kabel tersebut lebih tipis dari yang tumbuh sebelumnya dan diperkirakan menjadi tuan rumah fenomena yang dikenal sebagai mode nol Majorana – bahan inti dari apa yang disebut bit kuantum topologi (qubit), yang dapat membentuk dasar komputer kuantum yang stabil dan tahan kesalahan.

Awalnya, mode nol Majorana (MZMs) hanyalah sebuah konstruksi matematika yang memungkinkan sebuah elektron untuk dijelaskan secara teoritis sebagai terdiri dari dua bagian. Dari perspektif komputasi kuantum, mereka menarik karena jika sebuah elektron dapat "dibagi" menjadi dua, informasi kuantum yang dikodekannya akan dilindungi dari gangguan lokal selama "setengah elektron" dapat disimpan jauh dari satu sama lain. Menurut teori, entitas ini harus muncul dalam susunan yang terdiri dari kawat nano semikonduktor yang dibungkus dengan cangkang yang terbuat dari bahan superkonduktor dan ditempatkan dalam medan magnet.

Secara teori, jenis kawat nano paling sederhana di mana MZM akan muncul adalah sistem elektron satu dimensi - yaitu, di mana elektron menempati sub-pita elektronik tunggal dalam semikonduktor. Dalam percobaan, bagaimanapun, beberapa sub-band ditempati.

Diameter kurang dari 20 nm

Dalam sebuah studi baru, para peneliti yang dipimpin oleh Jianhua Zhao dan Dong Pan dari Laboratorium Kunci Negara Superlattices dan Mikro, Institut Semikonduktor, Akademi Ilmu Pengetahuan China, menumbuhkan kawat nano ultratipis dari semikonduktor indium arsenide (InAs) yang ditutupi dengan di tempat film superkonduktor aluminium (Al) epitaxial menggunakan teknik yang disebut epitaxy berkas molekul (MBE). Mereka menggunakan katalis perak (Ag) untuk menumbuhkan kabel – teknik yang secara rutin digunakan dalam eksperimen jenis ini. Kawat nano baru memiliki diameter kurang dari 20 nm, yang lima kali lebih kecil dari kawat nano semikonduktor yang ditanam sebelumnya menggunakan pendekatan ini.

Diameter kabel bergantung pada diameter katalis Ag, dan Zhao menjelaskan bahwa katalis Ag yang sangat kecil (berkisar antara 5 hingga 40 nm) dapat dibuat menggunakan sistem MBE tim. Kualitas kristal kabel juga tergantung pada diameternya dan kabel yang ditanam di studi baru berkualitas tinggi.

Jalan baru untuk pencarian MZM masa depan

“Bila dikombinasikan dengan film superkonduktor Al, kabel ultrathin ini menawarkan cara yang memungkinkan untuk mencapai rezim sub-band yang lebih sedikit (dan akhirnya rezim sub-band tunggal),” Hao Zhang of Tsinghua University, yang memimpin pengukuran transpor elektron dalam pekerjaan itu, memberi tahu Dunia Fisika. “Oleh karena itu, kabel ini membuka jalan baru untuk menjelajahi lebih sedikit rezim sub-band untuk pencarian MZM di masa mendatang.”

Berkat pengukuran karakteristik transpor dasar, para peneliti telah menemukan dua fenomena dalam sistem mereka: celah superkonduktor “keras” dalam pengukuran spektroskopi tunneling; dan "blokade Coulomb yang melestarikan paritas" dalam apa yang disebut perangkat pulau hibrida. Kedua fenomena tersebut merupakan bahan penting untuk pencarian Majorana di masa depan, jelas Zhang.

Tim mengatakan sekarang sedang mencari bukti yang lebih kuat untuk MZM dengan mengukur sifat transpor kuantum dari struktur kawat nano ultrathin InAs-Al.

Pekerjaan dirinci dalam Sastra Fisika Cina.

Pos Kawat nano ultratipis bisa menjadi keuntungan bagi komputasi kuantum tahan kesalahan muncul pertama pada Dunia Fisika.

• Coinsmart. Pertukaran Bitcoin dan Crypto Terbaik Eropa.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. AKSES GRATIS.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Uji Coba Gratis.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-resistant-quantum-computing/