mówi Doc Van, doktorant w Austriackim Instytucie Nauki i Technologii (ISTA) i pierwszy autor nowego artykułu opublikowanego w Fizyczne listy kontrolne. Microsoft pracuje nad topologicznymi kubitami przy użyciu półprzewodnikowych kanapek nadprzewodnikowych. Jednak zanim będziemy mogli z niego korzystać, musimy zrozumieć podstawową fizykę, która za tym stoi”.
Fan i koledzy z ISTA Jorden Senior i Andrew Higginbotham z grupy Condensed Matter and Quantum Circuits przeprowadzili to badanie w ścisłej współpracy z partnerami z New York University i przy teoretycznej pomocy Areg Ghazaryan i Maksym Serbyn z grupy Quantum Dynamics ISTA. Opracowali technikę badania interakcji kwantowych w quasi-superkanapkach, torując drogę nowym zastosowaniom, takim jak topologiczne bity kwantowe oparte na tak zwanych trybach zerowych Majorany.
fajne środowisko
Na potrzeby eksperymentu naukowcy stworzyli mikroskopijną kanapkę wykonaną z nadprzewodnika aluminiowego (Al) na półprzewodniku indowo-arsenowym (InAs). Nadprzewodniki to materiały, które nie mają oporności elektrycznej. Aby tak się stało, są one schładzane do temperatury bliskiej zeru bezwzględnego. Półprzewodniki, takie jak InAs lub krzem, mogą być izolujące lub przewodzące prąd elektryczny w zależności od otoczenia i przyłożonego pola elektrycznego.
Podobnie jak w tradycyjnej kanapce, która staje się czymś więcej niż tylko sumą swoich części, połączone właściwości Al i InAs są modyfikowane w semi-superkanapkach. Na styku nadprzewodnika Al i półprzewodnika InAs efekt bliskości powoduje, że nadprzewodnictwo przenika do półprzewodnika, tworząc w nim nowe stany kwantowe. Jednak do tej pory naukowcy mieli trudności z jej badaniem, ponieważ nie można go bezpośrednio zbadać ze względu na maskowanie obecności warstwy nadprzewodzącej Al.
„Odkryliśmy, że przesyłając prąd przemienny miliardy razy na sekundę przez obwód kanapki, możemy sprawić, że czapka nadprzewodnika stanie się częściowo przezroczysta i uzyskać informację zwrotną na temat właściwości półprzewodnika” – wyjaśnia Senior. „Zastosowaliśmy również pole magnetyczne, aby stworzyć nowe stany kwantowe, których szukaliśmy, i opracowaliśmy nowy model, który wyjaśnia nasze obserwacje”.
Nowy poziom szczegółowości
Ten pierwszy eksperymentalny wynik grupy Higginbotham od czasu jej powstania w ISTA kładzie podwaliny pod badanie struktur hybrydowych nadprzewodników i półprzewodników na nowym poziomie szczegółowości. „Parametry, które możemy z tego wywnioskować, mogą dostarczyć bardzo potrzebnych wskazówek do budowania topologicznych bitów kwantowych w oparciu o tryby zerowe Majorany” – mówi Gordon. Podkreśla również, że „ISTA ma bardzo dobrą pozycję w tej rozwijającej się dziedzinie, ponieważ łączy się wiedza empiryczna i zrozumienie teoretyczne, a także doskonała infrastruktura zapewniana przez nowoczesne pomieszczenie czyste – kuchnię do produkcji kanapek”.
Fan i jego koledzy są podekscytowani spostrzeżeniami, które uzyskają dzięki nowej metodzie badawczej i przyszłym zastosowaniom, które mogą stać się możliwe, gdy zrozumiemy podstawową fizykę tej dziwnej kanapki.
Źródło historii:
Materiały Wstęp do instytut naukowo-techniczny austria. Uwaga: Treść można modyfikować zgodnie ze stylem i długością.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
