研究人员已经制造出直径小于 20 nm 的超薄半导体-超导体混合纳米线。 这种电线比以前生长的电线更细，预计会出现被称为马约拉纳零模式的现象——所谓的拓扑量子比特 (qubits) 的核心成分，它可以构成稳定且抗错误的量子计算机的基础。
最初，马约拉纳零模式 (MZM) 只是一种数学结构，它允许电子在理论上被描述为由两半组成。 从量子计算的角度来看，它们很有吸引力，因为如果一个电子可以“分裂”成两个，只要“半电子”可以彼此远离存储，它编码的量子信息就可以免受局部扰动。 根据理论，这些实体应该出现在一个装置中，该装置由包裹在由超导材料制成的壳中并置于磁场中的半导体纳米线组成。
理论上，MZM 应该出现的最简单类型的纳米线是一维电子系统——即电子占据半导体中单个电子子带的系统。 然而，在实验中，多个子带被占用。
直径小于 20 nm
在一项新的研究中，研究人员由 赵建华 和董攀 中国科学院半导体研究所超晶格与微结构国家重点实验室, 生长的半导体砷化铟 (InAs) 的超细纳米线覆盖有 原位 使用称为分子束外延 (MBE) 的技术外延超导铝 (Al) 薄膜。 他们使用银 (Ag) 催化剂来生长电线——这是此类实验中常用的技术。 新纳米线的直径小于 20 纳米，比以前使用这种方法生长的半导体纳米线小五倍。
金属丝的直径取决于银催化剂的直径，赵解释说，使用该团队的 MBE 系统可以制备非常小的银催化剂（范围从 5 到 40 纳米）。 导线的晶体质量还取决于它们的直径，新研究中生长的导线质量很高。
未来 MZM 搜索的新途径
“当与铝超导薄膜结合使用时，这些超细导线提供了一种可能的方式来达到较少的子带区域（最终是单子带区域），” 张浩 of 清华大学，在这项工作中领导电子传输测量，告诉 物理世界. “因此，这些电线为未来 MZM 搜索探索更少的子带机制开辟了一条新途径。”
得益于基本的传输特性测量，研究人员已经在他们的系统中发现了两种现象：隧道光谱测量中的“硬”超导间隙； 以及所谓的混合岛设备中的“奇偶保持库仑封锁”。 张解释说，这两种现象都是未来马约拉纳搜索的重要组成部分。
该团队表示，他们现在正在通过测量其超薄 InAs-Al 纳米线结构的量子传输特性来寻找 MZM 的更有力证据。
这项工作在 中国物理快报.
该职位 超薄纳米线可能是抗错量子计算的福音 最早出现 物理世界.
