ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากลักษณะผันผวนของเทคโนโลยีควอนตัมเป็นสิ่งกีดขวางบนถนนที่สำคัญบนเส้นทางสู่การคำนวณควอนตัมที่ใช้งานได้จริง เราสามารถจินตนาการว่าต้องผ่านด่านนี้โดยการขับรถตรงไป โดยใช้รถยนต์ที่สร้างขึ้นเพื่อทนต่อแรงกระแทก นี่คือการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม อีกทางหนึ่ง เราอาจพยายามขับข้ามสิ่งกีดขวาง โดยข้ามปัญหาเดิมไปเลย
ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงกำลังตรวจสอบ Majorana fermions
ซึ่งเป็นวัตถุควอนตัมที่อยากรู้อยากเห็นซึ่งเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง และเชื่อกันว่ามีความยืดหยุ่นตามธรรมชาติต่อข้อผิดพลาดของควอนตัม อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ วัตถุควอนตัมเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ายากต่อการสร้างและควบคุม
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ สหรัฐอเมริกา ได้ระบุวิธีที่เป็นไปได้ในการทดลองมากขึ้นในการสร้าง fermions ของ Majorana ซึ่งอาจเป็นการปูทางสำหรับการคำนวณควอนตัมที่ใช้ Majorana ในบทความที่ตีพิมพ์ในPhysical Review Lettersพวกเขาแสดงให้เห็นว่าระบบทางกายภาพที่เรียบง่ายสามารถใช้เป็นแพลตฟอร์มที่ยืดหยุ่นสำหรับการสังเกตและจัดการอนุภาคเหล่านี้ ยูทิลิตี้ของแพลตฟอร์มมาจากความเรียบง่ายRuixing Zhangนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตจากรัฐแมริแลนด์และผู้เขียนนำการศึกษากล่าว “เราไม่ต้องสร้างโครงสร้างเพิ่มเติม ธรรมชาติให้ทุกสิ่งที่เราต้องการ” เขากล่าว
โหมด Majorana ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญ Majorana fermions ไม่ใช่อนุภาคเดี่ยวเช่นอิเล็กตรอนหรือโฟตอน แต่เป็นเทมเพลตสำหรับอนุภาคบางประเภทแทน หลังจากที่นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Ettore Majorana ทำนายการมีอยู่ของพวกมันในปี 1937 นักฟิสิกส์หวังว่าอนุภาคมูลฐานบางตัวอาจพอดีกับแม่พิมพ์นี้ แต่การทดลองต่อมาได้แยกแยะสิ่งนี้สำหรับอนุภาคที่รู้จักทั้งหมดยกเว้นนิวตริโน
ไม่นานมานี้ Majorana fermion ได้มีชีวิตใหม่
ในขอบเขตของระบบควอนตัมเย็นจัด ในบริบทนี้ Majorana fermions สามารถแสดงออกได้จากการสั่นของอิเล็กตรอนร่วมกัน คลื่นอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้เรียกว่า quasiparticles เนื่องจากมีพฤติกรรมในหลาย ๆ ด้านเช่นอนุภาคมูลฐาน แต่เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันที่ซับซ้อนของอนุภาคจำนวนมาก Majorana fermions ประเภทนี้อาศัยอยู่ที่ขอบของวัสดุที่เป็นโฮสต์และเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสร้างโหมด Majorana Zero (MZM) ที่เรียกว่าศูนย์ซึ่งมีพลังงานเป็นศูนย์และถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นต่อไปเป็นวัตถุแบบจุด ในทางกลับกัน MZM สามารถใช้สร้าง qubits ที่ป้องกันข้อผิดพลาดตามธรรมชาติได้
อย่างไรก็ตามโหมด Majorana นั้นเข้าใจยากอย่างฉาวโฉ่ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการสร้างเงื่อนไขที่จำเป็นในการสร้างเงื่อนไขในการทดลองทำได้ยาก ข้อเสนอทางทฤษฎีจำนวนมากได้คาดการณ์ว่า MZM ควรมีอยู่ในวัสดุกึ่ง 2 มิติ ซึ่งประกอบด้วยเลเยอร์ 2 มิติจำนวนเล็กน้อยที่วางซ้อนกันอยู่ด้านบน อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอก่อนหน้านี้ทั้งหมดจำเป็นต้องมีโครงสร้าง heterostructure นั่นคือ โครงสร้างที่ชั้นซ้อนกันมีองค์ประกอบและโครงสร้างวัสดุที่แตกต่างกัน ในทางปฏิบัติ โครงสร้าง heterostructures เหล่านี้ยากหากไม่เป็นไปไม่ได้ที่จะเติบโตอย่างจริงจัง
ที่แย่ไปกว่านั้น โหมด Majorana สามารถสังเกตได้ทางอ้อมเท่านั้น เช่นเดียวกับนักสืบที่พยายามจับผู้กระทำผิดโดยมีหลักฐานตามสถานการณ์เท่านั้น นักฟิสิกส์มีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการพิจารณาคำอธิบายทางเลือกสำหรับปรากฏการณ์ที่พวกเขาสังเกตเห็น สิ่งนี้นำไปสู่การอ้างสิทธิ์ก่อนวัยอันควรของการค้นพบ Majorana รวมถึง การเพิกถอน เอกสารNatureล่าสุดของ Microsoft Quantum Lab ซึ่งพวกเขาอ้างว่าสังเกต MZMในสายนาโน
ผู้เขียนนำการศึกษา Ruixing Zhang เป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิต
หมดปัญหาในงานใหม่ของพวกเขา Zhang และผู้เขียนร่วมของเขาแสดงให้เห็นว่าโหมด Majorana ควรมีอยู่ในฉากที่ง่ายกว่ามาก: ฟิล์มบาง ๆ ของวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่มีธาตุเหล็ก เช่นเดียวกับข้อเสนอก่อนหน้านี้ ระบบที่พวกเขาศึกษาคือ quasi-2D แต่ที่สำคัญที่สุดคือทุกเลเยอร์เป็นประเภทเดียวกัน ฟิล์มบางที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบตามธรรมชาติของ Majorana fermions ที่มีลักษณะเป็นเกลียว – ถนัดซ้ายหรือถนัดขวา – และเคลื่อนไปตามขอบของระบบในทิศทางที่ต้องการ นี่เป็นเพราะสมมาตรพิเศษ “การย้อนเวลา” ซึ่งการสลับระหว่างควอซิเพิลที่เคลื่อนที่ไปทางซ้ายและทางขวาทำให้ดูเหมือนว่าเวลาจะไหลย้อนกลับในระบบ
ด้วยฟิล์มบางเหล่านี้ การทำ MZM จาก helical Majorana fermions นั้นค่อนข้างง่าย เมื่อใช้สนามแม่เหล็กกับระบบ โหมด Majorana จะเปลี่ยนจากการกระจายรอบขอบของระบบเป็นการปรับให้เข้ากับตำแหน่งที่มุม การหมุนสนามแม่เหล็กมีผลในการขนส่งแต่ละโหมดมาจอรานาจากมุมหนึ่งไปอีกมุมหนึ่ง ปุ่มแม่เหล็กนี้สามารถใช้เพื่อ “ถักเปีย” Majoranas ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับลอจิกเกท – การดำเนินการที่ควบคุมซึ่งจำเป็นในการคำนวณ – ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมทอพอโลยี
ที่แกนหลัก การวิเคราะห์ของ Zhang มีการใช้งานจริงอยู่ในใจ ฟิล์มบางที่เขาศึกษาสามารถปลูกได้ทีละชั้นโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า epitaxy และส่วนผสมที่จำเป็นทั้งหมดที่ผสมเข้าด้วยกันเพื่อผลิตโหมด Majorana แบบเฮลิคอลนั้นได้รับการตระหนักและสังเกตจากการทดลองก่อนหน้านี้ งานของ Zhang ยังแสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าซึ่งง่ายต่อการทดลอง สามารถทำหน้าที่เป็น “สวิตช์ทอพอโลยี” สำหรับควบคุมควอซิอนุภาคที่โผล่ออกมา
กระดาษ Retraction of Natureทำให้การวิจัยของ Majorana บนเส้นทางใหม่ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยยังเสนอ “ปืนสูบบุหรี่” ใหม่เพื่อยืนยันการมีอยู่ของ MZM โดยอิงจากการแปลตรงมุมนี้ เทคนิคดั้งเดิมซึ่งเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์คุณสมบัติการขนส่งของวัสดุนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายในการทดลองและมีปัญหาในการตัดสิทธิ์คำอธิบายทางเลือก วิธีการใหม่ของ Zhang ซึ่งเน้นที่การวัดความหนาแน่นของอนุภาคในฟิล์มบางนั้น ง่ายต่อการใช้งาน และอำนวยความสะดวกในการจับผู้ต้องสงสัยที่ลื่น
Credit : eltinterocolectivo.com europeancrafts.net eyeblinkentertainment.com fitflopclearancesale.net fullmoviewatchonline.net
