Ученые приблизились к обнаружению загадочных квантовых состояний

Ученые из России совместно с коллегами из США и Германии предложили способ найти загадочные квантовые состояния — майорановские моды, чье открытие может привести к появлению квантовых компьютеров, устойчивых к помехам со стороны окружающей среды. Об этом сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте РНФ.

Майорановские частицы, предложенные физиком-теоретиком Этторе Майораной, являются своими собственными античастицами, то есть одновременно заряжены положительно и отрицательно, то есть их заряд равен нулю. Кроме того, все другие квантовые состояния также равны нулю, в результате чего не существует обычных способов их измерения. Однако при сложнодостижимых условиях можно получить майорановские моды, когда майорановские частицы находятся в их основном состоянии (имеют нулевую энергию). Новая работа исследователей приближает физиков к их обнаружению.

В ходе эксперимента авторы пропустили электричество по полупроводниковой проволоке толщиной менее 100 нанометров от одного контакта к другому. На пути электрического тока находился сверхпроводник, сопротивление которого при низкой температуре равно нулю. Гипотетически электричество должно утекать по нему, не достигая конечной точки, однако ученые обнаружили тепловой сигнал на втором выходе, то есть ток направился по проводнику, а тепло — по проволоке.

Зафиксировать тепловую энергию удалось посредством регистрации дробового шума — случайных флуктуаций электрического тока. По словам исследователей, по этому шуму можно определить полное количество зарядов и величину переносимого ими тепла, тем самым выявив майорановские частицы. Такой скрытый эффект может быть полезен для разработки квантовых компьютеров, устойчивых к шуму.