De zoektocht naar Majorana deeltjes als bouwstenen voor een toekomstige computer is aan de hand van de eerste observatie van deze deeltjes in Delft in 2012. Vanwege hun fysieke eigenschappen is een kwantumbit op basis daarvan beschermd tegen fouten. Experimenteel zijn echter de controle en realisatie van Majorana staten zeer uitdagend. Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van Attila Geresdi bij QuTech, heeft nu een nieuwe technologie aangetoond die betrouwbaarder karakteriseert voor toekomstige controle van Majorana deeltjes. Zij publiceren hun werk in Natuurfysica.
De Majorana staten, exotische kwantumdeeltjes, bestaan ??alleen onder zeer specifieke omstandigheden. Terwijl theoretisch voorgesteld in 1938, werden ze voor het eerst in een solid state chip door de groep Leo Kouwenhoven in 2012 waargenomen. ‘Het belangrijkste ingrediënt is een nanodraad bedekt door een supergeleidende laag’, verklaart Attila Geresdi, toonaangevende onderzoeker van de huidige studie. Deze deeltjes zijn de bouwstenen van topologische kwantumberekening, een veelbelovende richting in kwantumtechnologie die in samenwerking met Microsoft door diverse onderzoeksgroepen over de hele wereld wordt nagestreefd.
‘Meest actuele studies van Majorana staten vertrouwen op het meten van de elektronenstroom door de nanowire. Dit vernietigt echter onvermijdelijk de kwantuminformatie die in deze deeltjes wordt gecodeerd, ‘legt Geresdi uit. De Delft-groep heeft samengewerkt met een internationale groep onderzoekers. Wetenschappers van de Yale University hebben theoretisch inzicht gegeven in de zeer specifieke apparaten die zijn vervaardigd uit de ultra-clean nanowires vervaardigd in Kopenhagen. Onderzoekers in Delft combineren de nanodraden met een on-chip spectrometer om een ??meetmethode aan te tonen die de Majorana’s niet storen.
‘In de toekomstige kwantumcomputer wil je dat elke operatie correct is’, zegt Geresdi, ‘de topologische kwantumbits zijn intrinsiek beschermd tegen fouten, wat betekent dat als je een kwantumoperatie uitvoert, altijd werkt.’ Er zijn nog steeds grote horden Op weg naar quantum computing gebaseerd op Majorana deeltjes, maar dit werk opent deuren naar een nieuw regime van kwantum experimenten. Geresdi: ‘zowel de fundamentele fysica als de technologische uitdagingen voor de controle van Majorana-staten kunnen worden onderzocht met behulp van onze nieuwe methoden.’
