На поверхности золота впервые обнаружили фермионы Майораны — Naked Science
6 минут
Денис Гордеев
1

На поверхности золота впервые обнаружили фермионы Майораны

3.8

Американские ученые предложили относительно простую систему, в которой можно наблюдать элементарные частицы с необычными свойствами. Изобретение может иметь важное практическое применение в области создания квантовых компьютеров.

фермионы майораны
Новое открытие поможет в создании квантовых компьютеров / Ars Technica

Физики из Массачуссетского технологического института сообщили о том, что им удалось наблюдать на поверхности золота элементарные частицы, одновременно являющиеся собственными античастицами — фермионы Майораны. Статья об этом открытии опубликована в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Эти необычные частицы были названы в честь итальянского физика Этторе Майораны, который теоретически обосновал возможность их существования. Но, несмотря на то, что майорановские фермионы хорошо вписывались во многие модели, найти их не могли очень долго. Лишь в 2017 году группа физиков из США и Китая смогла их обнаружить, использовав для этого сложную двухслойную структуру, состоящую из ниобиевого сверхпроводника и топологического изолятора из сурьмы, висмута и теллурида хрома.

В новой работе для детекции ученые использовали систему из золотых нанонитей толщиной около четырех нанометров с вкраплениями ферромагнетика (сульфида европия) на сверхпроводящей ванадиевой подложке. Сканируя поверхность золота у ферромагнитных островков при помощи туннельной микроскопии, исследователи обнаружили характерные пики сигналов, которые, согласно теории, могут генерироваться лишь парами фермионов Майораны.

Дело в том, что в любом сверхпроводнике электроны проходят через определенные уровни энергии, изменяющиеся ступенчато и разделенные так называемыми запрещенными зонами. Энергетические пики, фиксируемые в этих зонах, являются признаками пар частица — античастица.

«Майорановские фермионы — экзотическое явление, которое [ученые] давно мечтали увидеть, и теперь мы наблюдаем их в очень простом материале — золоте, — говорит один из авторов работы Джагадиш Мудера, старший научный сотрудник физического факультета Массачусетского технологического института. — Мы показали, что они существуют, стабильны и легко масштабируются».

Следующая задача, которую хотят решить ученые, — практическое использование необычных фермионов. Согласно расчетам российского физика Алексея Китаева, ныне работающего в США, на фермионах Майораны можно построить стабильные кубиты для квантовых вычислений. Идея состоит в том, что кубит (минимальный элемент для хранения информации в квантовом компьютере) будет состоять из комбинаций пар фермионов, каждая из которых будет отделена от своего «партнера». Если шумовые искажения влияют на одного члена пары, другой должен остаться без изменений, тем самым сохраняя целостность кубита и позволяя ему правильно выполнять вычисления.

Работа исследователей из Массачусетского технологического института также дает возможность создавать системы, масштабируемые для создания тысяч и даже миллионов кубитов. Схемы полупроводниковых структур, предложенных в более ранних работах, для этого малопригодны, так как требуют исключительной точности при выращивании полупроводниковых кристаллов и чрезмерно трудоемки. Структура, предложенная Мудерой и его коллегами, стабильна и экономически выгодна.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:38
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

Сегодня, 14:08
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

Сегодня, 10:30
3 минуты
Сергей Васильев

Новый краситель на основе сульфата бария отражает видимые и ИК-волны, сохраняя температуру ниже окружающей среды.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Позавчера, 18:38
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
1
+
Буквально на прошлой неделе исследователи из Иллинойского университета нашли следы майорановских фермионов на поверхности дителлурида урана.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: