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    Los científicos descubren cómo detener las intrusiones cibernéticas

    Representación del dispositivo electrónico en el que se observaron partículas de Majorana. El dispositivo está compuesto por un superconductor (barra azul) y un aislante topológico magnético (banda gris). Las partículas de Majorana dan como resultado canales de transporte (mostrados en rojo, rosado, azul y amarillo) en el dispositivo electrónico. Crédito:UCLA

    Investigadores financiados por el ejército de los EE. UU. En la Universidad de California en Los Ángeles han encontrado una firma proverbial de la pistola humeante de la tan buscada partícula de Majorana, y el hallazgo, ellos dicen, podría bloquear intrusos en redes de comunicación sensibles.

    Las partículas de Majorana, que fueron predichas hace más de 80 años por el físico teórico italiano Ettore Majorana, podrían convertirse en bloques de construcción críticos para las computadoras cuánticas porque sus propiedades inusuales las hacen resistentes a la interferencia externa y evitan la pérdida de información cuántica.

    El descubrimiento no solo resuelve un problema de larga data en física, pero también abre una vía potencial para controlar los fermiones de Majorana para realizar una computación cuántica topológica robusta, dijo el Dr. Joe Qiu, gerente del Programa de Electrónica de Estado Sólido dentro de la Dirección de Ciencias de la Ingeniería en la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU., ubicado en Research Triangle Park en Durham, Carolina del Norte.

    Las computadoras cuánticas podrían resolver problemas de manera mucho más rápida y eficiente que las computadoras clásicas, potencialmente conduciendo a una mejora significativa en el conocimiento de la situación con la capacidad de procesar una gran cantidad de datos disponibles, un área de investigación prioritaria fundamental para el Ejército de los EE. UU.

    "Los enfoques experimentales anteriores basados ​​en nanocables semiconductores en superconductores han producido señales no concluyentes que también podrían atribuirse a otros efectos, ", Dijo Qiu." El experimento de la UCLA que utilizó capas apiladas de aislante y superconductor topológico magnético ha demostrado la evidencia más clara y sin ambigüedades de las partículas según lo predicho por la teoría hasta ahora ".

    La investigación que condujo al descubrimiento representa una estrecha colaboración interdisciplinaria entre un equipo de investigadores que incluye ingenieros eléctricos, físicos y científicos de materiales. El equipo de UCLA está financiado por una Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria del Ejército, o MURI, premio gestionado conjuntamente por Electronics (Dr. Joe Qiu), Divisiones de Física (Dr. Marc Ulrich) y Materiales (Dr. John Prater) en ARO. ARO financia la investigación para iniciar descubrimientos científicos y tecnológicos de gran alcance en organizaciones extramuros, Instituciones educacionales, organizaciones sin fines de lucro y la industria privada que pueden hacer que los futuros soldados estadounidenses sean más fuertes y seguros.

    Esta investigación fue dirigida por el Prof. Kang Wang, un distinguido profesor de ingeniería eléctrica de UCLA, de la física y de la ciencia y la ingeniería de los materiales, quien también tiene la Cátedra Raytheon de UCLA en Ingeniería Eléctrica.

    Publicado por primera vez en la prestigiosa revista Ciencias Julio pasado, la investigación fue presentada en una charla invitada presentada por el profesor Wang, así como en otras dos charlas invitadas relacionadas por sus colaboradores durante la Reunión de marzo de la Sociedad Estadounidense de Física.

    "Debido a que la partícula de Majorana es su propia antipartícula, que no tiene carga eléctrica, se la considera la mejor candidata para llevar un bit cuántico, o qubit, la unidad de datos que sería la base de las computadoras cuánticas. A diferencia de los 'bits' de datos en las computadoras estándar, que se puede representar como 0 o 1, los qubits tienen la capacidad de ser 0 y 1, una propiedad que daría a las computadoras cuánticas exponencialmente más potencia y velocidad de computación que las mejores supercomputadoras de la actualidad, "Dijo Qiu.

    La partícula de Majorana ha sido el foco de gran interés para la computación cuántica en gran parte porque su carga neutra la hace resistente a la interferencia externa y le da la capacidad de aprovechar y mantener una propiedad cuántica conocida como entrelazamiento. El entrelazamiento permite que dos partículas físicamente separadas codifiquen información al mismo tiempo, lo que podría generar una enorme potencia informática.

    "Imagine que los bits de datos de las computadoras estándar son como automóviles que viajan en ambos sentidos en autopistas de dos carriles, "dijo Wang, quien también es director del Centro de Excelencia en Nanotecnología Verde de la Ciudad Rey Abdulaziz para la Ciencia y la Tecnología. "Una computadora cuántica podría tener muchos carriles y muchos niveles de tráfico, 'y los coches podrían saltar entre niveles y viajar en ambas direcciones al mismo tiempo, en todos los carriles y en todos los niveles. Necesitamos estable 'coches' cuánticos blindados para hacer esto y las partículas de Majorana son esos supercoches ".

    Para su investigación, el equipo creó un superconductor, un material que permite que los electrones fluyan libremente a través de sus superficies sin resistencia, y colocó encima una película delgada de un nuevo material cuántico llamado aislante topológico, para dar a los ingenieros la capacidad de manipular las partículas en un patrón específico. Después de barrer un campo magnético muy pequeño sobre la configuración, los investigadores encontraron la señal cuantificada distintiva de las partículas de Majorana, la huella dactilar reveladora de un tipo específico de partículas cuánticas, en el tráfico eléctrico entre los dos materiales.

    "Las partículas de Majorana aparecen y se comportan como las mitades de un electrón, aunque no son pedazos de electrones, "dijo Qing Lin He, becario postdoctoral de UCLA y coautor principal de la Ciencias papel. "Observamos el comportamiento cuántico, y la señal que vimos mostró claramente la existencia de estas partículas ".

    En el experimento, Las partículas de Majorana viajaron a lo largo de los bordes del aislante topológico en un patrón distinto en forma de trenza. Los investigadores dijeron que el siguiente paso en su investigación explorará cómo usar las partículas de Majorana en el trenzado cuántico. que los uniría para permitir que la información se almacene y procese a velocidades súper altas.

    Lei Pan, un estudiante de doctorado de UCLA en ingeniería eléctrica y coautor principal del artículo, dijo que las propiedades únicas de las partículas de Majorana parecerían hacerlas especialmente útiles para las computadoras cuánticas topológicas.

    "Si bien los sistemas cuánticos convencionales tienen esquemas sofisticados para corregir errores, la información codificada en una computadora cuántica topológica no se puede corromper fácilmente, ", dijo." Lo emocionante de usar partículas de Majorana para construir computadoras cuánticas es que el sistema sería tolerante a fallas ".

    El equipo de investigación también incluye miembros colaboradores de UC Irvine, UC Davis y la Universidad de Stanford.

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