Ultratanke nanožice bi lahko bile prednost za kvantno računalništvo, odporno na napake

Raziskovalci so izdelali ultratanke polprevodniško-superprevodne hibridne nanožice s premerom manj kot 20 nm. Takšne žice so tanjše od tistih, ki so bile vzgojene prej, in predvideva se, da bodo gostile pojave, znane kot ničelni načini Majorana – jedrna sestavina tako imenovanih topoloških kvantnih bitov (kubitov), ​​ki bi lahko tvorili osnovo stabilnega in na napake odpornega kvantnega računalnika.

Prvotno so bili Majoranovi ničelni načini (MZM) preprosto matematična konstrukcija, ki je omogočala, da je elektron teoretično opisan kot sestavljen iz dveh polovic. Z vidika kvantnega računalništva so privlačni, ker če lahko elektron "razcepimo" na dvoje, bodo kvantne informacije, ki jih kodira, zaščitene pred lokalnimi motnjami, dokler se lahko "pol-elektrona" shranita daleč drug od drugega. Po teoriji naj bi se te entitete pojavile v postavitvi, sestavljeni iz polprevodniške nanožice, zavite v lupino iz superprevodnega materiala in postavljene v magnetno polje.

V teoriji je najpreprostejša vrsta nanožic, v katerih bi se morali pojaviti MZM, enodimenzionalni elektronski sistem - to je tak, v katerem elektroni zasedajo en sam elektronski podpas v polprevodniku. Pri poskusih pa je zasedenih več podpasov.

Premer manj kot 20 nm

V novi študiji so raziskovalci pod vodstvom Jianhua Zhao in Dong Pan iz Državni ključni laboratorij za supermreže in mikrostrukture, Inštitut za polprevodnike, Kitajska akademija znanosti, je vzgojil ultratanke nanožice iz polprevodniškega indijevega arzenida (InAs), prekrite s situ epitaksialni superprevodni aluminijev (Al) film z uporabo tehnike, imenovane epitaksija z molekularnim žarkom (MBE). Za gojenje žic so uporabili srebrov (Ag) katalizator - tehniko, ki se redno uporablja v tovrstnih poskusih. Nove nanožice imajo premer manj kot 20 nm, kar je petkrat manj kot polprevodniške nanožice, ki so bile prej vzgojene s tem pristopom.

Premer žic je odvisen od premera katalizatorja Ag in Zhao pojasnjuje, da je mogoče zelo majhne katalizatorje Ag (v razponu od 5 do 40 nm) pripraviti z uporabo sistema MBE ekipe. Kristalna kakovost žic je odvisna tudi od njihovega premera in žice, vzgojene v novi študiji, so visoke kakovosti.

Nova pot za prihodnja iskanja MZM

"V kombinaciji s superprevodnimi filmi Al ponujajo te ultratanke žice možen način za doseganje režima manj podpasov (in na koncu režima enega podpasa)," Hao Zhang of Tsinghua University, ki je pri delu vodil meritve transporta elektronov, pripoveduje Svet fizike. "Te žice torej odpirajo novo pot za raziskovanje manj podpasovnih režimov za prihodnja iskanja MZM."

Zahvaljujoč osnovnim meritvam transportnih karakteristik so raziskovalci že odkrili dva pojava v svojem sistemu: "trdo" superprevodno vrzel pri meritvah tunelske spektroskopije; in "Coulombova blokada, ki ohranja pariteto" v tako imenovanih hibridnih otočnih napravah. Oba pojava sta ključni sestavini za prihodnja iskanja Majorane, pojasnjuje Zhang.

Ekipa pravi, da zdaj išče močnejše dokaze za MZM z merjenjem lastnosti kvantnega transporta svojih ultratankih struktur nanožic InAs-Al.

Delo je podrobno opisano v Kitajska pisma fizike.

Pošta Ultratanke nanožice bi lahko bile prednost za kvantno računalništvo, odporno na napake pojavil prvi na Svet fizike.

• Coinsmart. Najboljša evropska borza bitcoinov in kriptovalut.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. PROST DOSTOP.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Brezplačen preizkus.
• Vir: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-resistant-quantum-computing/