На поверхности золота впервые обнаружили фермионы Майораны
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии