สายนาโนบางเฉียบอาจเป็นประโยชน์สำหรับการคำนวณควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด PlatoBlockchain Data Intelligence ค้นหาแนวตั้ง AI.

สายนาโนบางเฉียบอาจเป็นประโยชน์สำหรับการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาด

ประทับเวลา: 27 พฤษภาคม 2022 5:00 น

นักวิจัยได้ประดิษฐ์สายนาโนไฮบริดกึ่งตัวนำยิ่งยวดที่บางเฉียบซึ่งวัดได้น้อยกว่า 20 นาโนเมตร สายไฟดังกล่าวบางกว่าที่ปลูกก่อนหน้านี้ และคาดว่าจะเป็นเจ้าภาพปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโหมด Majorana Zero ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของสิ่งที่เรียกว่าทอพอโลยีควอนตัมบิต (qubits) ซึ่งอาจเป็นพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เสถียรและทนต่อข้อผิดพลาด

ในขั้นต้น โหมด Majorana Zero (MZM) เป็นเพียงโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่อนุญาตให้อธิบายอิเล็กตรอนในทางทฤษฎีว่าประกอบด้วยสองส่วน จากมุมมองของคอมพิวเตอร์ควอนตัม สิ่งเหล่านี้มีความน่าสนใจเพราะหากอิเล็กตรอนสามารถ "แยก" เป็นสองส่วน ข้อมูลควอนตัมที่เข้ารหัสจะได้รับการคุ้มครองจากการรบกวนในท้องถิ่นตราบเท่าที่ "อิเล็กตรอนครึ่งตัว" สามารถเก็บไว้ห่างจากกันและกันได้ ตามทฤษฎีแล้ว เอนทิตีเหล่านี้ควรปรากฏในการตั้งค่าที่ประกอบด้วยสายนาโนเซมิคอนดักเตอร์ที่ห่อหุ้มด้วยเปลือกที่ทำจากวัสดุตัวนำยิ่งยวดและวางไว้ในสนามแม่เหล็ก

ตามทฤษฎีแล้ว ลวดนาโนชนิดที่ง่ายที่สุดที่ MZM ควรปรากฏขึ้นคือระบบอิเล็กตรอนแบบหนึ่งมิติ นั่นคือระบบที่อิเล็กตรอนครอบครองแถบย่อยอิเล็กทรอนิกส์เดี่ยวในเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม ในการทดลอง วงดนตรีย่อยหลายวงถูกครอบครอง

สายนาโนไฮบริดเซมิคอนดักเตอร์-ซุปเปอร์คอนดักเตอร์แบบบางพิเศษ
สายนาโนไฮบริดของเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดบางเฉียบและการวัดลักษณะการขนส่ง (มารยาท: H จาง)

เส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 20 nm

ในการศึกษาใหม่ นักวิจัยนำโดย เจี้ยนหัว จ้าว และดงปานแห่ง ห้องปฏิบัติการที่สำคัญของรัฐของ Superlattices และ Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciencesเติบโตสายนาโนบางเฉียบของสารกึ่งตัวนำอินเดียมอาร์เซไนด์ (InAs) ที่ปกคลุมไปด้วย ในแหล่งกำเนิด ฟิล์มอะลูมิเนียมตัวนำยิ่งยวด epitaxial (อัล) โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า epitaxy ลำแสงโมเลกุล (MBE) พวกเขาใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสีเงิน (Ag) เพื่อปลูกสายไฟ ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้เป็นประจำในการทดลองประเภทนี้ สายนาโนใหม่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 20 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าสายนาโนเซมิคอนดักเตอร์ที่ปลูกโดยใช้วิธีนี้ก่อนหน้านี้ถึง XNUMX เท่า

googletag.cmd.push (ฟังก์ชัน () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวเร่งปฏิกิริยา Ag และ Zhao อธิบายว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Ag ขนาดเล็กมาก (ตั้งแต่ 5 ถึง 40 นาโนเมตร) สามารถเตรียมได้โดยใช้ระบบ MBE ของทีม คุณภาพผลึกของเส้นลวดยังขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางด้วย และลวดที่ปลูกในการศึกษาใหม่นี้มีคุณภาพสูง

ช่องทางใหม่สำหรับการค้นหา MZM ในอนาคต

“เมื่อรวมกับฟิล์มตัวนำยิ่งยวด Al ลวดบางเฉียบเหล่านี้เสนอวิธีที่เป็นไปได้ในการเข้าถึงระบบแถบความถี่ย่อยที่น้อยลง (และท้ายที่สุดคือระบอบการปกครองของแถบย่อยเดี่ยว)” Hao จาง of มหาวิทยาลัยซิงหัวซึ่งเป็นผู้นำการวัดการขนส่งอิเล็กตรอนในงานบอก โลกฟิสิกส์. “สายเหล่านี้จึงเป็นการเปิดช่องทางใหม่ในการสำรวจระบบ sub-band น้อยลงสำหรับการค้นหา MZM ในอนาคต”

ต้องขอบคุณการวัดลักษณะการขนส่งขั้นพื้นฐาน นักวิจัยได้ค้นพบปรากฏการณ์สองประการในระบบของพวกเขาแล้ว นั่นคือช่องว่างของตัวนำยิ่งยวด "แข็ง" ในการวัดสเปกโทรสโกปีในอุโมงค์ และ "การปิดล้อมคูลอมบ์ที่รักษาความเท่าเทียมกัน" ในอุปกรณ์เกาะไฮบริดที่เรียกว่า จางอธิบายปรากฏการณ์ทั้งสองเป็นส่วนผสมที่สำคัญสำหรับการค้นหา Majorana ในอนาคต

ทีมงานกล่าวว่าขณะนี้กำลังมองหาหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับ MZMs โดยการวัดคุณสมบัติการขนส่งควอนตัมของโครงสร้างสายนาโน InAs-Al ที่บางเฉียบ

รายละเอียดงานใน อักษรจีนฟิสิกส์.

โพสต์ สายนาโนบางเฉียบอาจเป็นประโยชน์สำหรับการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาด ปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อ โลกฟิสิกส์.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์