科學家通過在二維平面上制造馬約拉納粒子取得了重要突破！QuTech的研究人員成功利用超導體和半導體的材料特性，創造出了一種全新的二維平台。這項研究的靈活性讓我們可以進行以前無法實現的馬約拉納實驗，結果也已發表在《Nature》上。
量子計算機和傳統計算機的工作原理完全不同。傳統計算機使用的是比特，信息單位只能是0或1。而量子計算機使用的是量子比特（qubits），它們可以同時存在於0和1的狀態中。這種疊加原理結合新的量子算法，可以讓量子計算機在解決某些問題時比傳統計算機更高效。然而，存儲這種量子信息的量子比特比傳統比特更脆弱。
馬約拉納量子比特基於拓撲保護態，這意味著小的局部乾擾不會破壞量子比特的狀態。這種對外部影響的魯棒性使得馬約拉納量子比特在量子計算中非常有吸引力，因為編碼在這些狀態中的量子信息可以保持更長時間的穩定。
圖釋：納米器件的掃描電子顯微照片，用於測量以獲得論文中呈現的結果。信用：QuTech
要制造出完整的馬約拉納量子比特需要多個步驟。首先是能夠可靠地工程化制造馬約拉納粒子，並證明它們確實具有作為量子比特的特殊屬性。之前，QuTech的研究人員通過使用一維納米線展示了一種新的研究馬約拉納的方法，他們創建了一個Kitaev鏈。在這種方法中，一系列半導體量子點通過超導體連接起來產生馬約拉納粒子。
將這一結果擴展到二維具有重要意義。第一作者BastenHaaf解釋道：「通過在二維中實現Kitaev鏈，我們展示了其底層物理是普遍且平台無關的。」他的同事兼共同第一作者QingzhengWang補充道：「考慮到馬約拉納研究中長期存在的可重複性挑戰，我們的結果確實令人鼓舞。」
圖釋：合著者BastenHaaf和QingzhenWang展示了馬約拉納斯對局部擾動的保護。試圖推動其中一只馬約拉納人會讓它的夥伴愉快地不受影響。圖片來源：StudioOostrumforQuTech
共同作者BastenHaaf和QingzhenWang展示了馬約拉納對局部擾動的保護性。嘗試推動一個馬約拉納粒子，它的夥伴仍然安然無恙。這一發現展示了二維系統中創建Kitaev鏈的能力，為未來的馬約拉納研究開辟了多條途徑。首席研究員SrijitGoswami解釋道：「我相信我們現在可以用馬約拉納粒子進行有趣的物理實驗，以探究它們的基本屬性。例如，我們可以增加Kitaev鏈中的站點數量，系統地研究馬約拉納粒子的保護性。」
從長遠來看，二維平台的靈活性和可擴展性應該能讓我們考慮具體策略來創建馬約拉納網絡，並將它們與控制和讀取馬約拉納量子比特所需的輔助元素集成起來。
這項研究不僅展示了馬約拉納粒子在二維系統中的可行性，還為量子計算的未來發展提供了新的思路和可能性。期待未來更多的突破和應用。
來自：科學剃刀
