Nieuwe aanwijzingen voor bestaan qubitkandidaat Majorana

Onderzoekers van QuTech en Microsoft in Delft en de TU Eindhoven hebben nieuwe aanwijzingen gevonden voor het bestaan van het Majorana-quasideeltje. Dat brengt het gebruik van dit quasideeltje voor een quantumcomputer een stap dichterbij.

De wetenschappers gebruikten een experimentele quantumchip voor de metingen die wijzen op het bestaan van Majorana-quasideeltjes. De uitkomst van die metingen, een zogenoemde zerobias-piek, bevatte veel minder ruis dan bij experimenten in 2012, toen de eerste aanwijzingen voor het Majorana-quasideeltje werden gevonden. Bovendien was de hoogte van de zerobias-piek exact zoals de theorie voorspelt. "Dit is een belangrijke aanwijzing dat het inderdaad om een Majorana gaat”, zegt Leo Kouwenhoven, quantumonderzoeker bij Microsoft.

Kouwenhoven en zijn team bij Microsoft en QuTech achten Majorana-quasideeltjes geschikte kandidaten voor qubits, de bouwstenen voor een quantumcomputer. Ze experimenteren met chips met daarop een raster van een soort nanohashtags van halfgeleidende nanodraden met een supergeleidende laag en twee veronderstelde Majorana's in superpositie aan de uiteinden. Bij bepaalde elektrische en magnetische velden nemen de onderzoekers zerobiaspieken waar, het kenmerk voor de aanwezigheid van Majorana's.

Het definitieve bewijs van de quasideeltjes moet volgen uit het wisselen van plek van de twee Majorana's op de kruisingen van de hashtags. Dat zou meteen een nieuwe, belangrijke stap op weg naar topologische qubits zijn, die anders dan concurrerende qubits stabiel zijn en relatief goed bestand tegen invloeden van buitenaf. Bij het wisselen van plek van twee Majorana's blijft informatie over die omschakeling aanwezig, een gevolg van het feit dat een Majorana zijn eigen antideeltje is. Microsoft hoopt de eerste quantumcomputer te kunnen baseren op deze topologische qubits.

Voor het onderzoek werkten wetenschappers van QuTech, TU Delft, JQI in Maryland, Microsoft, de TU Eindhoven en UC Santa Barbara samen.

Reacties (14)

[ikt]

Nanohashtags? Wat is het verschil met een ruitjespatroon?

Wat is een "zerobiaspiek"?

Wat is het probleem met de huidige qubits en waarom is een Majorana wel bestand tegen invloeden?

[Olaf]

Nanohashtags? Wat is het verschil met een ruitjespatroon?

Het gaat niet om het ruitje, maar om de draden die schuin over elkaar gelegd zijn. Ik snap wel waarom de wetenschappers het nanohashtags noemen. #

Wat is een "zerobiaspiek"?

Een piek die niet door andere natuurkundige processen verklaard kan worden.

Wat is het probleem met de huidige qubits en waarom is een Majorana wel bestand tegen invloeden?

De superpositie van de meeste qubits waar de wetenschap mee werkt, doet zich alleen onder zeer specifieke en extreme omstandigheden op kleine schaal voor. Een kleine invloed van buitenaf verstoort deze staat en zorgt voor decoherentie. Om te kunnen rekenen moeten meerdere qubits tegelijkertijd wel verstrengeld raken.

Majorana's zouden een elegante bouwsteen voor qubits vormen omdat het omwisselen van twee quasideeltjes hier gebruikt wordt voor het rekenen. Enige verstoring van een enkele of beide majorana's maakt daarbij niet uit want de koppeling blijft behouden. Vergelijk het met hoe draden gevlochten worden: je kunt wel aan de draden friemelen maar de informatie zit in het vlechtwerk.

[Reactie gewijzigd door Olaf op 23 juli 2024 12:00]

[subroutine]

Hoi Olaf,

Als je zou willen zou ik je misschien in contact kunnen brengen met onze Pr/ Outreach coordinator in het QUTech lab.

by the way : de nanohashtags worden gewoon met "de hand" neergelegd met een nanomanipulator en optische microscoop. Dat is een xyz stage die een wolfraam naaldje van 100nm waarmee je de nanodraden(#) hashtags afbreekt van de groeichip en deponeerd (blijft "plakken door van der waalskrachten) op de sample chip.

[wow7]

Zero bias conductance peak (ZBCP) is known to occur in junctions between
normal metal and conventional superconductor.

Er is een nul-bias geleidingspiek (ZBCP) bekend in kruispunten tussen
normaal metaal en conventionele supergeleider.

Hier meer uitleg

[KopjeThee]

Leo Kouwenhoven is volgens mij een mooi visitekaartje voor de Nederlandse wetenschap. Ik hoop dat zijn team belangrijke bijdragen blijft leveren aan quantum chips. Verder gaat het me redelijk vlot boven de pet.

[Reactie gewijzigd door KopjeThee op 23 juli 2024 12:00]

[Defspace]

Kouwenhoven en zijn team bij Microsoft en QuTech achten Majorana-quasideeltjes geschikte kandidaten voor qubits, de bouwstenen voor een quantumcomputer.

Ligt het nou aan mij of leven we echt in "Alice in wonderland", hoe verder we het konijnenhol ingaan, hoe meer we ontdekken.
In principe weten we met zijn allen dat "warp drive, instant healing, super ai" op een gegeven moment mogelijk zullen zijn, maar kennelijk moeten we dat universum eerst nog met zijn allen verzinnen terwijl het in essentie hetzelfde universum is.

[Verwijderd]

Ik denk dat dat de grap is van theoretische natuurkunde; vaak kunnen dingen al vooraf voorspeld worden (dat ze bestaan) omdat ze in een theorie passen die verder goed lijkt te kloppen. Gaat uiteindelijk niet altijd op natuurlijk, maar vaak ook wel! (het higgs boson en zwaartekrachtgolven bijv)

Zeker een wondere wereld.. ben stiekem ook wel een beetje bang voor wat we allemaal ontdekken, vooral op filosofisch vlak. Gaan we bewustzijn weten te ontleden, en zijn we blij met wat we vinden? /slightly_offtopic

[darkfader]

De ene is blij met nieuwe ontdekkingen, de ander blijft tegen beter weten in geloven wat ze is verteld.
Iig erg knap dat ze theorie weer een stukje praktischer hebben gemaakt.

[equit1986]

Moet je De Idee van Plato maar eens lezen. Daar krijg ik de kriebels van!
https://nl.wikibooks.org/wiki/Plato/Idee%C3%ABnleer

[Bitage]

De paper in kwestie is hier (achter paywall) te vinden: https://www.nature.com/articles/nature26142
Pre-print staat hier: https://arxiv.org/abs/1710.10701
Misschien ook leuk om de press release zelf te lezen, staat meer info in: https://qutech.nl/majorana-trilogy-completed/

[Reactie gewijzigd door Bitage op 23 juli 2024 12:00]

[Artje]

Dit is niet het eerste bericht dat hier over gaat. Op de Ignite van vorig jaar in September heb ik reeds een presentatie gezien van Leo Kouwenhoven over dit onderwerp.

[subroutine]

de Ignite presentatie ging over dat Microsoft hun geld inzet op een quantum computer die gebaseerd is topologische isolatoren. Dit bericht gaat over dat er weer nieuwe aanwijzingen/bewijzen zijn dat het majorana deeltje bestaat. Het majorana deeltje is toch wel een cornerstone voor een topologisch systeem.