Первое наблюдение таинственного майорановского фермиона в металле

В физике элементарных частиц фермионы представляют собой класс элементарных частиц, который включает в себя электроны, протоны, нейтроны и кварки, составляющие строительные блоки материи.

0 1 104

Физики в Массачусетском технологическом институте наблюдали свидетельства майорановских фермионов — частиц, которые, согласно теории, также являются своей собственной античастицей — на поверхности обычного металла: золота.

Это первое обнаружение майорановских фермионов на платформе, которая потенциально может быть масштабирована. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, являются важным шагом к изоляции частиц как устойчивых, защищенных от ошибок кубитов для квантовых вычислений.

В физике элементарных частиц фермионы представляют собой класс элементарных частиц, который включает в себя электроны, протоны, и кварки, составляющие строительные блоки материи.

По большей части эти частицы считаются дираковскими фермионами по имени английского физика Пола Дирака, который первым предсказал, что у всех фермионных фундаментальных частиц где-то во Вселенной должен быть аналог в форме античастицы — по сути, идентичный двойник с противоположенным зарядом.

В 1937 году итальянский физик-теоретик Этторе Майорана расширил теорию Дирака, предсказав, что среди фермионов должно быть несколько частиц, названных теперь майорановскими фермионами, которые неотличимы от их античастиц.

Таинственным образом физик исчез во поездки на пароме у побережья Италии всего через год после того, как сделал свой прогноз. С тех пор ученые искали загадочную частицу Майораны. Было предположено, но не доказано, что может быть майорановской частицей. С другой стороны, теоретики предсказали, что майорановские фермионы могут также существовать в твердых телах в особых условиях.

Теперь команда физиков под руководством MIT обнаружила свидетельства майорановских фермионов в материальной системе, которую они разработали и изготовили, которая состоит из нанопроволок золота, выращенных на сверхпроводящем материале ванадии и усеянных маленькими ферромагнитными «островками» сульфида европия.

Когда исследователи сканировали поверхность вблизи «островков», они увидели характерные пики сигнала, близкие к нулевой энергии, на самой верхней поверхности золота, которые, согласно теории, должны генерироваться только парами майорановских фермионов.

«Майорановские ферминоны — это те экзотические вещи, которые давно мечтали увидеть, и теперь мы видим их в очень простом материале — золоте», — говорит Джагадиш Мудера, старший научный сотрудник физического факультета Массачусетского технологического института. «Мы показали, что они есть, они стабильные и легко масштабируемые».

«Следующим шагом будет взять эти объекты и превратить их в кубиты, что станет огромным прогрессом в направлении практических квантовых вычислений», — добавляет соавтор исследования  Патрик Ли, профессор физики в МIT.


Sujit Manna et al. Signature of a pair of Majorana zero modes in superconducting gold surface states, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1919753117

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x