Forskare vid Köpenhamns universitet, i samarbete med Microsoft Quantum -forskare, har använt en pennaformad halvledare som bara mäter några hundra nanometer i diameter för att avslöja en ny väg till topologisk supraledning och Majorana-nollägen. Studien publicerades nyligen i Vetenskap .

Den nya vägen som forskarna upptäckte använder faslindningen runt omkretsen av en cylindrisk superledare som omger en halvledare, ett tillvägagångssätt som de kallar ett konceptuellt genombrott.

"Resultatet kan ge en användbar väg mot användningen av Majorana -nollägen som grund för skyddade qubits för kvantinformation. Vi vet inte om dessa trådar i sig kommer att vara användbara, eller om bara idéerna kommer att vara användbara, "säger Charles Marcus, Villum Kann Rasmussen Professor vid Niels Bohr Institute och vetenskaplig chef för Microsoft Quantum Lab i Köpenhamn.

Det de rapporterar verkar vara ett mycket enklare sätt att skapa Majorana -nollägen, där de kan slås på och av, enligt postdoktor Saulius Vaitiekenas, som var den främsta experimentalisten på studien.

Två kända idéer tillsammans

Den nya forskningen kombinerar två redan kända idéer som används i kvantmekanikens värld:virvelbaserade topologiska superledare och endimensionell topologisk supraledning i nanotrådar.

"Betydelsen av detta resultat är att det förenar olika metoder för att förstå och skapa topologisk supraledning och Majorana -nollägen, säger professor Karsten Flensberg, chef för Center for Quantum Devices.

Fynden kan beskrivas som en förlängning av Little-Parks-effekten, upptäcktes av fysiker för 50 år sedan. I effekten Little-Parks, en superledare i form av ett cylindriskt skal anpassar sig till ett yttre magnetfält, trådning av cylindern genom att hoppa till ett "virveltillstånd" där kvantvågfunktionen runt cylindern bär en vridning av sin fas.

Forskarna behövde en speciell typ av material som kombinerade halvledar nanotrådar och supraledande aluminium. Dessa material utvecklades i Center for Quantum Devices under några år. I synnerhet, det superledande skalet omger helt halvledaren i dessa ledningar. De odlades av professor Peter Krogstrup, även vid Center for Quantum Devices och vetenskaplig chef för Microsoft Quantum Materials Lab i Lyngby.

"Vår motivation att titta på det här i första hand var att det verkade intressant och vi visste inte vad som skulle hända, "säger Charles Marcus om den experimentella upptäckten, vilket teoretiskt bekräftades i samma publikation. Ändå, idén kan indikera en väg framåt för kvantberäkning.