Các dây nano siêu mỏng có thể là một lợi ích cho tính toán lượng tử chống lỗi

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo các dây nano lai siêu dẫn-siêu dẫn siêu mỏng có chiều ngang nhỏ hơn 20 nm. Những sợi dây như vậy mỏng hơn những sợi dây được trồng trước đây và được dự đoán là có thể lưu trữ các hiện tượng được gọi là chế độ không Majorana - thành phần cốt lõi của cái gọi là bit lượng tử tôpô (qubit), có thể tạo thành nền tảng của một máy tính lượng tử ổn định và chống lỗi.

Ban đầu, các chế độ không Majorana (MZM) chỉ đơn giản là một cấu trúc toán học cho phép một electron được mô tả về mặt lý thuyết là bao gồm hai nửa. Từ góc độ điện toán lượng tử, chúng hấp dẫn bởi vì nếu một electron có thể được “tách” thành hai, thì thông tin lượng tử mà nó mã hóa sẽ được bảo vệ khỏi nhiễu loạn cục bộ miễn là các “nửa electron” có thể được lưu trữ cách xa nhau. Theo lý thuyết, những thực thể này sẽ xuất hiện trong một thiết lập bao gồm một dây nano bán dẫn được bọc trong lớp vỏ làm từ vật liệu siêu dẫn và được đặt trong từ trường.

Về lý thuyết, loại dây nano đơn giản nhất mà MZM sẽ xuất hiện là hệ thống điện tử một chiều - nghĩa là hệ thống điện tử trong đó các điện tử chiếm một dải điện tử duy nhất trong chất bán dẫn. Tuy nhiên, trong các thí nghiệm, nhiều dải con bị chiếm dụng.

Đường kính dưới 20 nm

Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu do Kiến Hoa Triệu và Dong Pan của Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về siêu kết tụ và cấu trúc vi mô, Viện chất bán dẫn, Học viện Khoa học Trung Quốc, đã phát triển các dây nano siêu mỏng của chất bán dẫn indium arsenide (InAs) được phủ một lớp trên trang web màng nhôm (Al) siêu dẫn epiticular sử dụng một kỹ thuật gọi là epitaxy chùm phân tử (MBE). Họ đã sử dụng chất xúc tác bạc (Ag) để phát triển dây điện – một kỹ thuật thường được sử dụng trong loại thí nghiệm này. Các dây nano mới có đường kính dưới 20 nm, nhỏ hơn năm lần so với các dây nano bán dẫn được phát triển trước đây bằng phương pháp này.

Đường kính của dây phụ thuộc vào đường kính của chất xúc tác Ag và Zhao giải thích rằng chất xúc tác Ag rất nhỏ (từ 5 đến 40 nm) có thể được điều chế bằng hệ thống MBE của nhóm. Chất lượng tinh thể của dây cũng phụ thuộc vào đường kính của chúng và dây được trồng trong nghiên cứu mới có chất lượng cao.

Con đường mới cho các tìm kiếm MZM trong tương lai

“Khi được kết hợp với phim siêu dẫn Al, những dây siêu mỏng này mang đến một cách khả thi để tiếp cận chế độ ít băng con hơn (và cuối cùng là chế độ một băng con duy nhất),” Hào Trương of Đại học Thanh Hoa, người dẫn đầu các phép đo vận chuyển điện tử trong công trình, cho biết Thế giới vật lý. “Do đó, những dây này mở ra một con đường mới để khám phá ít chế độ băng con hơn cho các tìm kiếm MZM trong tương lai.”

Nhờ các phép đo đặc tính vận chuyển cơ bản, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hai hiện tượng trong hệ thống của họ: khe hở siêu dẫn “cứng” trong phép đo quang phổ đường hầm; và một “sự phong tỏa Coulomb bảo toàn tính chẵn lẻ” trong cái gọi là thiết bị đảo lai. Zhang giải thích, cả hai hiện tượng đều là những thành phần quan trọng cho các cuộc tìm kiếm Majorana trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ hiện đang tìm kiếm bằng chứng mạnh mẽ hơn cho MZM bằng cách đo các đặc tính vận chuyển lượng tử của các cấu trúc dây nano InAs-Al siêu mỏng của nó.

Công việc được trình bày chi tiết trong Chữ cái Vật lý Trung Quốc.

Các bài viết Các dây nano siêu mỏng có thể là một lợi ích cho tính toán lượng tử chống lỗi xuất hiện đầu tiên trên Thế giới vật lý.

• Coinsmart. Sàn giao dịch Bitcoin và tiền điện tử tốt nhất Châu Âu.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. TRUY CẬP MIỄN PHÍ.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Dùng thử miễn phí.
• Nguồn: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-resistant-quantum-computing/