Investigadores de la Universidad de Copenhague, en colaboración con investigadores de Microsoft Quantum, han utilizado un semiconductor en forma de lápiz que mide solo unos pocos cientos de nanómetros de diámetro para descubrir una nueva ruta hacia la superconductividad topológica y los modos cero de Majorana. El estudio fue publicado recientemente en Ciencias .

La nueva ruta que descubrieron los investigadores utiliza el devanado de fase alrededor de la circunferencia de un superconductor cilíndrico que rodea a un semiconductor. un enfoque que ellos llaman un avance conceptual.

"El resultado puede proporcionar una ruta útil hacia el uso de los modos cero de Majorana como base de qubits protegidos para la información cuántica. No sabemos si estos cables en sí mismos serán útiles". o si solo las ideas serán útiles, "dice Charles Marcus, Villum Kann Rasmussen Profesor en el Instituto Niels Bohr y Director Científico de Microsoft Quantum Lab en Copenhague.

Lo que informan parece ser una forma mucho más fácil de crear modos cero de Majorana, en el que se pueden encender y apagar, según el investigador postdoctoral Saulius Vaitiekenas, quien fue el principal experimentalista del estudio.

Dos ideas conocidas combinadas

La nueva investigación fusiona dos ideas ya conocidas utilizadas en el mundo de la mecánica cuántica:superconductores topológicos basados ​​en vórtices y superconductividad topológica unidimensional en nanocables.

"La importancia de este resultado es que unifica diferentes enfoques para comprender y crear la superconductividad topológica y los modos cero de Majorana, "dice el profesor Karsten Flensberg, director del Centro de Dispositivos Cuánticos.

Los hallazgos pueden describirse como una extensión del efecto Little-Parks, descubierto por físicos hace 50 años. En el efecto Little-Parks, un superconductor en forma de capa cilíndrica se ajusta a un campo magnético externo, enhebrar el cilindro saltando a un "estado de vórtice" en el que la función de onda cuántica alrededor del cilindro lleva un giro de su fase.

Los investigadores necesitaban un tipo especial de material que combinara nanocables semiconductores y aluminio superconductor. Estos materiales se desarrollaron en el Centro de Dispositivos Cuánticos durante algunos años. Notablemente, la capa superconductora rodea completamente al semiconductor en estos cables. Fueron cultivados por el profesor Peter Krogstrup, también en el Centro de Dispositivos Cuánticos y Director Científico del Laboratorio de Materiales Cuánticos de Microsoft en Lyngby.

"Nuestra motivación para ver esto en primer lugar fue que parecía interesante y no sabíamos qué pasaría, "dice Charles Marcus sobre el descubrimiento experimental, lo cual fue confirmado teóricamente en la misma publicación. Sin embargo, la idea puede indicar un camino a seguir para la computación cuántica.