Команда физиков из Университета Иллинойса в Чикаго и Гамбургского университета впервые получили изображения майорановского фермиона — частицы, которая является собственной античастицей. Статья об открытии опубликована в Science Advances.
Под определение майорановского фермиона лучше всего подходит электронное нейтрино. Но ему удовлетворяют также квазичастицы, образующиеся в твердых телах. Именно они и представляют наибольший интерес для исследователей, так как могут использоваться в квантовых вычислениях в качестве кубитов.
Чтобы такая квазичастица не аннигилировала, ее части должны находиться на достаточном удалении друг от друга. Этого можно добиться с помощью использования специального нанопровода, но команда американских и немецких физиков нашла другой подход.
Они начали с рениевого сверхпроводника — материала, который проводит электричество с нулевым сопротивлением при охлаждении примерно до -267 °C. Поверх этого материала исследователи нанесли наноразмерные «островки» из отдельных слоев магнитных атомов железа. Это позволило создать в сверхпроводнике так называемый топологический узел. По словам ученых, эта структура похожа на дырку в пончике.
Пропуская электроны через такой материал, исследователям удалось наблюдать появление майорановских фермионов на внутренних краях железных островков. Используя сканирующий туннельный микроскоп, ученые смогли запечатлеть эти частицы на поверхности сверхпроводника.
По словам исследователей, способность визуализировать эти частицы приближает нас к их использованию в качестве кубитов. Следующим шагом ученых станет выяснение того, как возможно спроектировать эти квазичастицы на чипах, чтобы использовать их в квантовых компьютерах.