Gazibegović, Doctor. candidato en el grupo de prof. Erik Bakkers en el departamento de Física Aplicada, desarrolló un dispositivo hecho de redes ultrafinas de nanocables en forma de "hashtags". Este dispositivo permite que pares de partículas de Majorana intercambien posiciones y realicen un seguimiento de los cambios ocurridos. en un fenómeno conocido como "trenzado". Este evento se considera una prueba contundente de la existencia de partículas de Majorana, y representa un paso crucial hacia su uso como bloques de construcción para el desarrollo de computadoras cuánticas. Con dos Naturaleza publicaciones en su bolsillo, Gazibegović está lista para defender su Ph.D. tesis el 10 de mayo.

En 1937, el físico teórico italiano Ettore Majorana planteó la hipótesis de la existencia de una partícula única que es su propia antipartícula. Esta partícula, también conocido como "fermión de Majorana, "también puede existir como" cuasipartícula, "un fenómeno colectivo que se comporta como una partícula individual, como olas que se forman en el agua. El agua misma permanece en el mismo lugar, pero la ola puede "viajar" por la superficie, como si fuera una sola partícula en movimiento. Durante muchos años, Los físicos han estado tratando de encontrar la partícula de Majorana sin éxito. Todavía, En la ultima década, Los científicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven han dado un gran paso adelante al demostrar la existencia de partículas de Majorana, también gracias a la investigación de Gazibegović y sus colaboraciones con la Universidad de Delft, Philips Research y la Universidad de California - Santa Bárbara.

Bloques de construcción de computadoras cuánticas

Las partículas de Majorana han representado durante mucho tiempo el "santo grial" para los físicos de partículas, también por su uso potencial como bits cuánticos, o "qubits, "los bloques de construcción básicos de las computadoras cuánticas. En lugar de los 1 o 0 bits de las computadoras normales, los qubits pueden ser 1 y 0 al mismo tiempo. Las colecciones de qubits se pueden usar para hacer varios cálculos al mismo tiempo, que fabrica computadoras cuánticas, en papel, mucho más rápido que las computadoras normales.

En realidad, hasta la fecha, la creación de qubits que funcionen correctamente sigue siendo endiabladamente difícil. Antes de la prueba de la existencia de partículas de Majorana, los investigadores utilizaron otras partículas a escala atómica como qubits. Todavía, estas partículas resultaron ser sensibles y frágiles, y, como resultado, la información cuántica tendía a desvanecerse en fracciones de segundos. En este sentido, Las partículas de Majorana todavía representan el prometedor bloque de construcción debido a una propiedad específica:su estabilidad inherente.

Trenza, así estabilidad

La estabilidad de las partículas de Majorana se puede atribuir a un fenómeno especial llamado "trenzado". Cuando dos partículas de Majorana cambian de posición dos veces, de una configuración inicial a una nueva, y luego de vuelta a la inicial:las dos partículas se enredarán y ganarán estabilidad, de manera similar a dos cabos sueltos de una tira que, cuando se intercambia dos veces, están trenzados (FIG.1A).

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Para generar partículas de Majorana, Gazibegović desarrolló por primera vez los llamados superconductores topológicos, nanocables hechos de fosfuro de indio (InP) con una capa de superconductor en la parte superior (Figura 1B).

Cuando se aplica un campo magnético al superconductor topológico, Las partículas de Majorana emergen en las extremidades del dispositivo. A continuación, se cultivaron series de superconductores topológicos a partir de un sustrato especialmente grabado (Figura 1C, Fig.2) en forma de hashtags (Fig.1D, Figura 2), para que cada hashtag pueda producir cuatro partículas de Majorana, uno cerca de cada punto de intersección.

Interfaces más suaves, mejor calidad

"Uno de los desafíos no resueltos en este campo, "explica Gazibegović, "es mejorar la calidad de la interfaz entre el semiconductor y el superconductor. La aspereza introducida en esta interfaz puede destruir las propiedades del estado de Majorana". Para solucionar este problema, Gazibegović y sus colegas fabricaron los superconductores topológicos bajo vacío ultra alto, que los protegía de la exposición a los agentes de grabado químicos y permitía la fabricación de dispositivos con una "calidad sin precedentes".

Por todo el mundo

La construcción de estos dispositivos resultó ser una experiencia de vida real para Gazibegović, durante y fuera del horario laboral. En los últimos años, Gazibegović ha acumulado millas y ha cruzado el océano varias veces, junto con sus nano-hashtags.

"Los sustratos se fabricaron en Delft, " ella explica, "y luego tuvieron que ser trasladados a Eindhoven para el siguiente paso, el crecimiento de los nano-hashtags. Una vez listo, luego serían ensamblados en superconductores topológicos en Santa Bárbara, en California."

Poder computacional

Gazibegović:"Esta tesis contiene nuevos conocimientos sobre los mecanismos de crecimiento de los nanocables, así como principios de diseño para crear geometrías complejas ". Estos avances en la ciencia de los materiales ya han dado como resultado una calidad mejorada del dispositivo Majorana, y ofrecen oportunidades sin precedentes para la tecnología cuántica y sus aplicaciones.

"Investigadores, "continúa Gazibegović, "Pasó décadas comparando los efectos de diferentes medicamentos en una serie de enfermedades. Este proceso podría acortarse significativamente con computadoras cuánticas que tienen suficiente poder computacional para imaginar". en una ida, todos los posibles resultados ".