哥本哈根大学的研究人员发现了一种开发拓扑超导的新方法,该新方法可能为使用马约拉纳零模作为量子信息量子位的基础提供一条有用的途径。

直径仅为几百纳米的铅笔状半导体是哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所量子设备中心与微软量子研究人员合作进行的一项研究,旨在发现一种通往拓扑超导性的新途径最近在“科学”杂志上发表的一篇研究中的马约拉纳和马约拉纳零模式。

研究人员发现的新路线使用围绕半导体的圆柱形超导体周围的相绕组,这种方法被他们称为“概念突破”。

查尔斯·马库斯(Charles Marcus)表示:“结果可能为使用马约拉纳零模式作为量子信息受保护qubit的基础提供一条有用的途径。我们不知道这些导线本身是否有用,或者只是这些想法有用。” ,尼尔斯·波尔研究所的Villum Kann Rasmussen教授和哥本哈根微软量子实验室的科学总监。

博士后研究员Saulius Vaitiek?nas说:“我们发现,创建马约拉纳零模式似乎更容易,您可以在其中打开和关闭它们,这可以产生很大的变化。”研究的实验主义者。

结合两个已知的想法

这项新的研究融合了量子力学领域中使用的两个已知概念:基于涡旋的拓扑超导体和纳米线中的一维拓扑超导。

量子设备中心主任卡尔斯滕·弗伦斯伯格教授说:“这一结果的意义在于,它统一了理解和创建拓扑超导和马约拉纳零模的不同方法。”

时光倒流,这些发现可以描述为50年前的物理学的扩展,即Little-Parks效应。在Little-Parks效应中,圆柱壳形状的超导体会适应外部磁场,通过跳到“涡流状态”使圆柱体穿线,涡旋状态使圆柱体周围的量子波函数发生相位扭曲。

来自哥本哈根微软量子实验室Niels Bohr研究所的Charles M. Marcus,SauliusVaitiekėnas和Karsten Flensberg。

需要的是一种将半导体纳米线和超导铝结合起来的特殊类型的材料。这些材料是在几年内在量子设备中心开发的。本研究的特殊导线在使超导壳完全包围半导体方面具有特殊性。它们是由同样位于量子设备中心的Peter Krogstrup教授和Lyngby的Microsoft量子材料实验室的科学总监培育的。

该研究是同一基础科学奇观的结果,即通过历史促成了许多重大发现。

查尔斯·马库斯(Charles Marcus)谈到实验发现时说:“我们首先看待这个问题的动机是,它看起来很有趣,我们不知道会发生什么。”该发现在理论上也得到了证实。尽管如此,这个想法可能为量子计算指明了前进的道路。