Los fermiones de Majorana son partículas que podrían usarse potencialmente como unidades de información para una computadora cuántica. Un experimento realizado por físicos del Instituto de Nanociencia de Suiza y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea ha confirmado su teoría de que los fermiones de Majorana pueden generarse y medirse en unsuperconductor al final de los cables hechos de átomos de hierro individuales. Los investigadores también lograron observar las propiedades de onda de Majoranas y, por lo tanto, hacer visible el interior de un Majorana por primera vez. Los resultados fueron publicados en la revista Nature. información cuántica npj .
Hace unos 75 años, el físico italiano Ettore Majorana planteó la hipótesis de la existencia de partículas exóticas que son sus propias antipartículas. Desde entonces, el interés en estas partículas, conocidas como fermiones de Majorana, ha crecido enormemente dado que podrían desempeñar un papel en la creación de un cuantocomputadora. Las Majoranas ya se han descrito muy bien en teoría. Sin embargo, examinarlas y obtener evidencia experimental es difícil porque tienen que ocurrir en pares, pero generalmente están obligados a formar un electrón normal. Por lo tanto, se requieren combinaciones ingeniosas y arreglos de varios materialespara generar dos Majoranas y mantenerlos separados.
Colaboración entre teoría y práctica
El grupo dirigido por el profesor Ernst Meyer ahora ha utilizado predicciones y cálculos de los físicos teóricos la profesora Jelena Klinovaja y el profesor Daniel Loss del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea para medir experimentalmente estados que corresponden a Majoranas.Como superconductor, los investigadores evaporaron átomos de hierro individuales con espín que, debido a la estructura de fila de los átomos de plomo, se acomodan en un cable diminuto que comprende una fila de átomos individuales. Los cables alcanzaron una longitud asombrosa de hasta 70 nanómetros.
Majoranas individuales en los extremos
Los investigadores examinaron estas cadenas monoatómicas con la ayuda de microscopía de túnel de barrido y, por primera vez, también con un microscopio de fuerza atómica. Utilizando las imágenes y mediciones, encontraron claras indicaciones de la existencia de fermiones de Majorana individuales enlos extremos de los cables bajo ciertas condiciones y desde una longitud de cable específica en adelante.
A pesar de la distancia entre ellos, las dos Majoranas en los extremos de los cables todavía están conectadas. Juntos, forman un nuevo estado extendido a través de todo el cable que puede estar ocupado "1" o no ocupado "0" por un electrón. Esta propiedad binaria puede servir como base para un bit cuántico Qubit y significa que Majoranas, que también son muy robustas frente a una serie de influencias ambientales, son candidatos prometedores para crear una futura computadora cuántica.
función de onda prevista medida
Los investigadores de Basilea no solo han demostrado que se pueden generar Majoranas individuales y medirlas en los extremos de un alambre de hierro, sino que también realizaron el primer experimento para mostrar que las Majoranas son objetos cuánticos extendidos con una estructura interna, como lo predice su teoríacolegas: en un área de varios nanómetros, las mediciones mostraron la función de onda esperada con oscilaciones características y longitudes de decaimiento doble, que ahora se han hecho visibles por primera vez.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universität Basel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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