一维量子纳米线的沃土马约喇纳零模式|弧卓越中心在未来的低能电子技术

研究一维量子自旋性质纳米线为什么重要?

量子nanowires-which长度,但没有宽度或height-provide形成一个独特的环境和检测准粒子称为马约喇纳零模式。

一项新的UNSW-led研究检测马约喇纳零模式克服了以前的困难,并产生显著改善设备再现性。

马约喇纳零模式的潜在应用包括容错的拓扑量子电脑,和拓扑超导体。

马约喇纳费米子是一个复合粒子,是自己的反粒子。

反物质诠释者,每一个基本粒子都有一个对应的反物质粒子,质量相同但相反的电荷。例如,电子的反粒子(1)是一个正电子(+ 1)

这样不同寻常的粒子的学术和商业的兴趣来自于他们的潜力在拓扑量子电脑,使用预测免疫随机选择的退相干的量子信息。

马约喇纳零模式可以创建在量子线由特殊的材料制成,他们之间存在着强耦合电和磁性。

特别是,马约喇纳零模式可以创建在一维半导体(如半导体纳米线)加上一个超导体。

在一维的纳米线,垂直于长度尺寸足够小的不允许任何运动的亚原子粒子,量子效应占主导地位。

马约喇纳费米子,自己的反粒子,自1937年以来一直在理论上认为,但只有被实验观察到在过去的十年。
马约喇纳费米子的“免疫力”脱散为容错量子计算提供了潜在的使用。

一维半导体系统与强旋轨道相互作用吸引了巨大的关注由于拓扑量子计算的潜在应用。

电子的磁自旋的就像一个条形磁铁,其取向可以设置应用磁场。

在材料的旋轨道相互作用的自旋电子是由运动的方向,即使在零磁场。这允许对所有电气操纵磁量子特性。

将磁场应用于这样的一个系统可以打开这样的能隙向前受电子都有相同的自旋极化,backward-moving电子产生相反的两极分化。这个“spin-gap”马约喇纳零的形成模式的一个先决条件。

尽管激烈的实验工作,这已经被证明很难明确检测spin-gap在半导体纳米线,由于spin-gap的特性签名(蘸其电导高原磁场时)很难区分背景不可避免的障碍在纳米线。

新的研究发现一个新的、明确的签名为自旋轨道差距不受疾病困扰先前的研究效果。

“这个签名将成为事实上的标准检测spin-gaps在未来,”主要作者卡琳娜哈德森博士说。

作者舰队卡琳娜哈德森博士研究员(新南威尔士大学/悉尼量子学院)

马约喇纳零模式的使用一个可伸缩的量子计算机面临额外的挑战由于随机障碍和缺陷在主办MZM的自组装纳米线。

以往几乎不可能制造的设备,只有约10%的设备内的功能所需的参数。

新南威尔士大学最新的研究结果显示显著的改善,可重复的结果在6个设备基于三种不同的晶圆开始。

“这项工作开辟了新的途径使完全复制设备,“相应的作者亚历克斯•汉密尔顿新南威尔士大学教授)说。

旋转的新签名差距在量子点联系发表在自然通讯2021年1月(DOI 10.1038 / s41467 - 020 - 19895 - 3)。

量子点接触结构(左)在外加电压会对电子运动一维,电导(右)显示应用磁场效应(红色)

半导体晶体生长的剑桥大学和Ruhr-Universitat波鸿。设备制造和检验新南威尔士大学、悉尼。理论进行了研究马萨诸塞大学波士顿和来自大学,慕尼黑。