Исследователи из QuTech в Делфте объединили сверхпроводники и квантовые точки для изучения связанных состояний Майораны, которые могут обеспечить стабильные квантовые вычисления. Создав цепочку из трёх квантовых точек в двумерном электронном газе (2DEG), они продемонстрировали свойства майорановских частиц, необходимые для разработки квантовых битов.
Ключевая проблема квантовых вычислений — нестабильность квантовых битов. Топологические кубиты, основанные на связанных состояниях Майораны, могут быть менее подвержены ошибкам. Эти квазичастицы появляются на краях одномерных сверхпроводников, но их создание затруднено из-за беспорядка в материалах.
Команда из Делфта вернулась к модели Китаева, предсказавшей майораны, и создала систему «блок за блоком» из квантовых точек. Этот подход позволил им надежно создавать и исследовать связанные состояния. Благодаря совместным усилиям теоретиков и экспериментаторов, QuTech значительно продвинуло понимание цепочек Китаева, начиная с двухъядерных цепочек и расширяя их.
Работа показывает, как 2DEG может использоваться для создания, управления и изучения майорановских конденсатов. Исследование подтвердило, что майораны появляются одновременно в крайних частях системы.
Слева: чип 2DEG, измеренный в ходе этих экспериментов (вверху), соединён с чипом, содержащим электрические резонаторы (внизу), которые обеспечивают быструю калибровку.
Справа: изображение наноразмерного устройства, используемого для изучения майорановских частиц, полученное с помощью электронного микроскопа. Напряжение, подаваемое на тонкие электроды (или затворы), используется для создания квантовых точек в местах, обозначенных пунктирными кружками. Небольшие полоски из сверхпроводящего алюминия позволяют превратить цепочку из трёх квантовых точек в так называемую цепочку Китаева. Источник: QuTech.
Дополнительная информация: Srijit Goswami, Observation of edge and bulk states in a three-site Kitaev chain, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08892-5. www.nature.com/articles/s41586-025-08892-5