在同类型的最新实验中，研究人员已经获得了迄今为止最令人信服的证据，即不寻常的粒子潜伏在一种特殊的超导体中。这一结果证实了近十年前联合量子研究所(JQI)和马里兰大学(UMD)首次提出的理论预测，将于4月5日出版的“自然”杂志上发表(链接是外部的)。
被称为Majorana准粒子的偷渡者不同于普通物质，如电子或夸克 - 构成元素周期表元素的东西。与物理学家所知的不能分解成更基本的碎片的那些粒子不同，Majorana准粒子来自许多原子和电子的协调图案，并且仅在特殊条件下出现。它们具有独特的功能，可以使它们成为一种量子计算机的骨干，研究人员多年来一直在追逐它们。
对于Majorana猎人来说，最新的结果是最诱人的，证实了许多理论预测，并为未来更精致的实验奠定了基础。在这项新工作中，研究人员测量了通过连接到超导铝带的超薄半导体的电流 - 这种配方将整个组合转变为一种特殊的超导体。
这种类型的实验将纳米线暴露于强磁体，这为电线中的电子解锁了一个额外的方式，以便在低温下组织起来。通过这种额外的布置，预计电线将承载Majorana准粒子，并且实验者可以通过仔细测量电线的电响应来寻找其存在。
新实验由来自荷兰代尔夫特理工大学(外部链接)和微软研究院的QuTech研究人员进行，荷兰加州大学圣巴巴拉分校和荷兰埃因霍温科技大学制作了混合材料样本。 。实验者将他们的结果与JQI研究员Sankar Das Sarma和JQI研究生Chun-Xiao Liu的理论计算进行了比较。
代尔夫特的同一组在2012年看到了Majorana的暗示，但测量的电效应并没有理论预测的那么大。现在已经观察到完全的效果，即使实验者摇摆磁场或电场的强度，它仍然存在 - 这种稳健性提供了更强的证据，证明实验已经捕获了Majorana，正如Liu在仔细的理论模拟中预测的那样。
“我们已经从2010年的理论配方中走了很长一段路，就如何在半导体 - 超导体混合系统中创造Majorana粒子，”该论文的合着者Das Sarma说，他也是UMD凝聚态物理理论中心的主任。“但是，在我们寻找这些奇怪粒子的全部胜利之前，还有一段路可走。”
经过多年对研究人员组装纳米线的方式的改进，导致半导体线与铝带之间更清洁的接触，取得了成功。在同一时间，理论家们已经深入了解了由Das Sarma和UMD的几位合作者开创的Majoranas工作的可能实验签名。
理论符合实验
2001年开始寻找在薄量子线中找到Majorana准粒子的努力，当时是微软研究院的物理学家阿列克谢·基塔耶夫(Alexei Kitaev)。Kitaev现在在帕萨迪纳的加州理工学院，他制造了一个相对简单但不切实际的系统，理论上它可以容纳Majorana。但这种想象中的导线需要一种特定的超导性，这种超导性不是现成的，而其他人很快就开始寻找通过混合和匹配现有材料来模仿Kitaev的装置的方法。
一个挑战是弄清楚如何获得超导体，这通常与偶数个电子 - 两个，四个，六个等 - 开展业务，以允许奇数个电子，这种情况通常是不稳定的，需要额外的能量维持。奇数是必要的，因为Majorana准粒子是毫不掩饰的奇怪球：它们只出现在奇数个电子的协调行为中。
2010年，在Kitaev的原始论文，Das Sarma，JQI研究员Jay Deep Sau和JQI博士后研究员Roman Lutchyn(链接是外部的)以及第二组研究人员(链接是外部的)之后差不多十年，创造了一种方法来创建这些特殊的超导体，从此推动了实验搜索。他们建议将某种半导体与普通超导体结合起来测量整个物体的电流。他们预测，两种材料的结合，以及强大的磁场，将解开Majorana的排列并产生Kitaev的特殊材料。
他们还预测，Majorana可以通过电流流过这种纳米线的方式显露出来。如果将普通半导体连接到金属线和电池，电子通常有可能从线上跳到半导体上并有一些机会被拒绝 - 细节取决于电子和材料的组成。但如果你改用Kitaev的纳米线，就会发生完全不同的事情。电子总是被完美地反射回导线，但它不再是电子。它变成了科学家所说的一个洞 - 基本上是金属中缺少电子的一个点 - 它在相反的方向上带回正电荷。
标签： 纳米线实验
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