В 1937, после повышения квантовой механики, Этторе Майорана, итальянский теоретический физик, понял, что новая физика подразумевала существование нового типа частиц, теперь названных Майораной fermions. После 75-летней охоты исследователи теперь определили первые убедительные доказательства своего существования. И их открытие могло держать под контролем окончательное создание осуществимых квантовых компьютеров.
До работы Мэджораны австрийский физик Эрвин Шродинджер придумал уравнение, описывающее, как квантовые частицы ведут себя и взаимодействуют. Пол Дирак, английский физик, щипнул то уравнение для применения его к fermions, такому как электроны, перемещающиеся в почти скорость света.
Та работа связала квантовую механику и специальную теорию Эйнштейна относительности. Это также подразумевало существование антивещества, где каждая частица имеет копию антивещества — такую как электроны и позитроны — и что эти два уничтожили бы друг друга, если бы они когда-нибудь встречались.
Работа Дирака предположила, что некоторые частицы, такие как фотоны, могли служить своими собственными античастицами. Но fermions, как думали, не были среди них.
Это были манипуляции Мэджораны уравнений Дирака, предложивших возможное существование нового типа fermion, который мог служить его собственной античастицей.В то время, Мэджорана думал, что тип нейтрино, электрически нейтральной частицы с крошечной массой, мог бы отвечать всем требованиям для его предложенной частицы. И ученые продолжают искать доказательства, что neutrinos или не являются своими собственными античастицами. Но спустя десятилетия после предложения Мэджораны, теоретические физики поняли, что скоординированное движение больших количеств электронов в электронных устройствах могло бы подражать поведению Мэджораны fermions.
Эти коллективные движения не являются элементарными частями вопроса путем, электроны и neutrinos. Скорее они – «квазичастицы».
Но они должны вести себя очень, как был бы элементарные частицы того же типа. Это – признаки этих квазичастиц, что исследователи во главе с физиком Лео Кувенховеном и коллегами в Дельфтском Технологическом университете сообщают онлайн сегодня в Науке.
Определить их карьер, группа Кувенховена созданные специально разработанные транзисторы. В стандартных транзисторах, применяя напряжение к металлическому электроду звонил, ворота включают поток потока через полупроводник между двумя другими металлическими электродами.
Предыдущие теоретические предсказания предположили, что, если один из вторичных электродов был сверхпроводником, и потоку позволили течь через специальный нанопровод полупроводника под магнитным полем, комбинация вынудит электроны в нанопроводе вести себя коллективно, как будто Majorana fermions присутствовали в противоположных хвостах провода. Теория далее предложила это, если бы исследователи пытались послать электрический ток с нормального электрода на электрод сверхпроводимости без включенного магнитного поля, то электроны, пытающиеся совершить поездку, по существу подпрыгнули бы от сверхпроводника, таким образом, никакой поток не был бы обнаружен в электроде сверхпроводимости. Но если бы магнитное поле включено, это вызвало бы присутствие Majorana fermions, который позволил бы электронам войти в сверхпроводник, и это произведет скачок в потоке.
Этот текущий шип – то, что нашла бригада Кувенховена. То, когда исследователи тогда удалили любое из условий, должно было вызвать Majorana fermions — такой как магнитное поле или замена электрода сверхпроводимости с другим металлическим электродом — текущий шип во втором электроде исчез.Результаты не обеспечивают прямое обнаружение Majorana fermions.
Но голландская бригада сделала «очень востребованную» работу по устранению всех других возможных объяснений, говорят Джейсон Аликеа, теоретический физик в Калифорнийском университете, Ирвин. Однако исследование не полностью прибивает случай для присутствия Majorana fermions, он предостерегает.
Текущий шип составляет только 5% того, что предсказывает теория. Но это может быть то, потому что оборудование, используемое для охлаждения экспериментальной установки, должно быть улучшено для получения ближе к абсолютному нулю, где сигнал для Majoranas должен быть самым сильным.Если Majoranas будут подтверждены, то у них, как ожидают, будут свойства, делающие их идеальными для строительства квантового компьютера. Когда Вы перемещаете два Majorana fermions относительно друг друга, они по существу «помнят» свое бывшее положение, собственность, которая могла использоваться для кодирования данных на квантовом уровне.
Группа Кувенховена еще не определила ту подпись, но они находятся на охоте теперь.