新的研究提供了Majorana粒子的最清晰的证据

时间：2022-01-15 18:25:01 来源：

Majorana颗粒导致电子设备中的传输通道（以红色，粉红色，蓝色和黄色所示），其由超导体（蓝杆）和磁性拓扑绝缘体（灰色条）构成。

来自UCLA的新研究提供了最清晰的证据，尚未获得长寻求的Majorana粒子，可以为载人提供量子计算中的数据载有“Qubits”。

UCLA领导的工程师和科学家团队已经找到了“吸烟枪”签名的长期追捧的Majorana粒子。1937年意大利理论物理学家Ettore Majorana首次提出的粒子，其存在于1937年，这可能是一类鲁棒拓扑量子计算机的基础。

因为Majorana粒子是其自身的反粒子载零电荷 - 它被视为携带量子位或qubit的最佳候选者，或者将是量子计算机基础的数据单位。与标准计算机中的数据的“位”不同，可以将其表示为0s或1s，Qubits具有0s和1s的能力，该属性将使量子计算机以比今天的最佳超级计算机呈指数级的计算能力和速度。

Majorana粒子一直是浓厚的浓度对量子计算的焦点，因为它的中性电荷使其抵抗外部干扰并使其能够利用和维持称为缠结的量子特性。缠结允许两个物理上分离的粒子同时编码信息，这可能产生巨大的计算能力。

在科学中发表的研究是由康王，由康王，电气工程学士学位，物理和材料科学和工程学，他还拥有电气工程的UCLA雷神椅。

“想象一下，标准电脑中的数据位就像在双车道高速公路上行驶的汽车，”王某表示，王某表示，他也是科技纳米技术卓越中心的卓越科学和技术中心的主任。“量子电脑可以有许多车道和许多级别的”交通“，并且汽车可以在每个车道和每个级别的同时跳跃级别并在两个方向上行进。我们需要稳定，装甲量子“汽车”来做这件事，而马太基亚颗粒是那些超级队。“

对于他们的研究，团队设置超导体，一种材料，允许电子在其表面上自由流动的材料而没有阻力，并放置在其上方薄膜绝缘体上方，以使工程师能够将颗粒操纵成特定图案的能力。在通过设置上扫过一个非常小的磁场之后，研究人员发现了Majorana粒子的颗粒的不同量化信号 - 特定类型的量子颗粒的特定类型的指纹 - 在两种材料之间的电气流量中。

“马太基亚颗粒呈现出并表现出电子的一半，虽然它们不是电子的一部分，”清林他说，一名UCLA博士后学者和论文的共同领导作者。“我们观察了量子行为，我们看到的信号清楚地表明存在这些颗粒。”

在实验中，Majorana颗粒以绝缘体的边缘以不同的辫状图形行进。研究人员表示，他们的研究中的下一步将探讨如何在量子编织中使用Majorana粒子，这将把它们共同编织，以允许以超高速存储和处理信息。

电气工程和论文的联合主导作者的UCLA博士生雷潘说，Majorana粒子的独特性质似乎对拓扑量子计算机特别有用。

“虽然传统量子系统具有复杂的方案来纠正错误，但在拓扑量子计算机中编码的信息不能容易地损坏，”他说。“使用Majorana粒子来构建量子计算机的令人兴奋是什么令人兴奋的是系统将是容错的。”

本文的通讯作者包括徐丰寇，在加州大学州赢得了硕士和博士学位，现在是上海学院教师的成员。该研究是与UC欧文教授，UC戴维斯教授的jing xia的合作。斯坦福大学教授申诚张也参加了。

纳米级电子系统能源前沿研究中心的旋转和热量部分地支持该研究，该研究中心由美国能源部资助并位于UC河畔。陆军研究办公室的额外支持;国家科学基金会补助金;半导体研究公司通过其支持功能加速纳米材料工程中心;和能源部。一些研究是在佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室的EUN Sang Choi进行的。

出版物：清林He，等，“Quantum异常霍尔绝缘子 - 超导体结构中的”手性马太基亚美食，“2017年7月21日：卷。 357，第6348页，第294-299页; DOI：10.1126 / science.aag2792.

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