När det gäller helt nytt, snabbare, kraftfullare datorer, Majorana fermioner kan vara svaret. Dessa hypotetiska partiklar kan göra ett bättre jobb än konventionella kvantbitar (qubits) av ljus eller materia. Varför? På grund av det läskiga sättet som Majorana fermioner interagerar med varandra på avstånd. När två fermioner interagerar, de sprider vanligtvis energi, medan två Majoranas är intrasslade och bevarar kvanttillståndet. Men var hittar man dessa unika partiklar? Forskare observerade ett unikt tillstånd på ytan av ett supraledande material tillverkat av lika delar vismut och palladium. Även om det inte var värd för de länge eftertraktade hypotetiska Majorana-fermionerna, det kommer att stimulera ytterligare sökning efter material som gör det, banar en potentiell väg för nya datorarkitekturer.

Studien ger viktig inblick i ursprunget för supraledning och upptäckt av Majoranas vid Dirac -punkter på ytan jämfört med massan. I tur och ordning, resultaten kan hjälpa, en dag, identifiera Majorana fermioner. Dessa partiklar kan förändra hur vi utformar kvantdatorer.

Med tanke på deras stora applikationspotential, från kvantberäkning till informationsteknik, noncentrosymmetric (NCS) superledare har lockat betydande experimentellt och teoretiskt intresse. I närvaro av spin-orbit-koppling, dessa material är potentiella kandidater för topologisk supraledning som är värd för skyddade Majorana fermion yttillstånd. Dock, bevis för topologiska supraledande yttillstånd, och spinn-omloppskoppling, i NCS -material är knappt.

Detta arbete har avslöjat förekomsten av snurrpolariserade yttillstånd i NCS-materialet BiPd, ger unik inblick i den elektroniska strukturen och identifierar en potentiell väg till de svårfångade Marjorana fermion -yttillstånden. Forskare genomförde en systematisk högupplöst vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) och centrifugerad ARPES-undersökning av elektroniska och spinnegenskaper i denna superledares normala tillstånd.

Den detaljerade fotonenergin, temperaturberoende och centrifugerade ARPES-mätningar, kompletterat med första principer elektroniska strukturberäkningar, visade närvaron av yttillstånd vid högre bindningsenergi med platsen för Dirac -punkten på cirka 700? meV under Fermi -nivån. Även om dessa resultat förnekar förekomsten av topologisk supraledning i BiPd, de ger viktig information för att identifiera, och i tid styrning genom elektrisk grind, topologiskt skyddade yttillstånd i NCS -material som kan skapa en ny klass av kvantanordningar baserade på Majorana fermioner.