En Naturaleza hoy un equipo internacional de investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, La Universidad Tecnológica de Delft y la Universidad de California - Santa Bárbara presentan un chip cuántico avanzado que podrá proporcionar una prueba definitiva de las misteriosas partículas de Majorana. Estas partículas, demostrado por primera vez en 2012, son su propia antipartícula al mismo tiempo. El chip, que comprende redes ultrafinas de nanocables en forma de 'hashtags', tiene todas las cualidades para permitir que las partículas de Majorana intercambien lugares. Esta característica se considera la prueba irrefutable para probar su existencia y es un paso crucial hacia su uso como componente básico de las futuras computadoras cuánticas.

En 2012 fue una gran noticia:investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft y la Universidad Tecnológica de Eindhoven presentaron las primeras firmas experimentales de la existencia del fermión Majorana. Esta partícula había sido predicha en 1937 por el físico italiano Ettore Majorana y tiene la propiedad distintiva de ser también su propia antipartícula. Las partículas de Majorana emergen en los extremos de un cable semiconductor, cuando entra en contacto con un material superconductor.

Pistola humeante

Si bien las partículas descubiertas pueden tener propiedades típicas de Majoranas, la prueba más emocionante podría obtenerse permitiendo que dos partículas de Majorana intercambien lugares, o 'trenza' como se la conoce científicamente. "Esa es la pistola humeante, "sugiere Erik Bakkers, uno de los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven. "El comportamiento que vemos entonces podría ser la evidencia más concluyente hasta ahora de Majoranas".

Cruce

En el Naturaleza artículo que se publica hoy, Bakkers y sus colegas presentan un nuevo dispositivo que debería poder mostrar este intercambio de Majoranas. En el experimento original de 2012, se encontraron dos partículas de Majorana en un solo cable, pero no pudieron pasar entre sí sin destruir inmediatamente a la otra. Por lo tanto, los investigadores literalmente tuvieron que crear espacio. En el experimento presentado, formaron intersecciones utilizando los mismos tipos de nanocables de modo que cuatro de estas intersecciones forman un 'hashtag', #, y así crear un circuito cerrado a lo largo del cual las Majoranas pueden moverse.

Grabar y crecer

Los investigadores construyeron su dispositivo de hashtag partiendo de cero. Los nanocables se cultivan a partir de un sustrato especialmente grabado de modo que formen exactamente la red deseada que luego exponen a una corriente de partículas de aluminio. creando capas de aluminio, un superconductor, en puntos específicos de los cables, los contactos donde emergen las partículas de Majorana. Los lugares que se encuentran "a la sombra" de otros cables permanecen al descubierto.

Salto en calidad

Todo el proceso ocurre al vacío y a una temperatura ultra fría (alrededor de -273 grados Celsius). "Esto asegura muy limpio, contactos puros, "dice Bakkers, "y nos permite dar un salto considerable en la calidad de este tipo de dispositivo cuántico". Las mediciones demuestran para una serie de propiedades electrónicas y magnéticas que todos los ingredientes están presentes para que las Majoranas trencen.

Computadoras cuánticas

Si los investigadores logran que las partículas de Majorana se trencen, inmediatamente habrán matado dos pájaros de un tiro. Dada su robustez, Las majoranas se consideran el bloque de construcción ideal para las futuras computadoras cuánticas que podrán realizar muchos cálculos simultáneamente y, por lo tanto, muchas veces más rápido que las computadoras actuales. El trenzado de dos partículas de Majorana podría formar la base de un qubit, la unidad de cálculo de estas computadoras.

Viajar alrededor del mundo

Un detalle interesante es que las muestras han viajado por todo el mundo durante la fabricación, combinando actividades únicas y sinérgicas de cada institución de investigación. Comenzó en Delft con el modelado y grabado del sustrato, luego a Eindhoven para el crecimiento de nanocables ya Santa Bárbara para la formación de contactos de aluminio. Finalmente de regreso a Delft vía Eindhoven para las mediciones.