Majoranovy fermiony poprvé pozorovány pěkně „z očí do očí“  
Švýcarští fyzici pozorovali kvazičástice Majoranovy fermiony na nanodrátcích z jediné řady atomů železa. Jednou by z nich mohly být qubity pro kvantové počítače.
Majoranův fermion na konci nanodrátku z atomů železa. Kredit: University of Basel.
Majoranův fermion na konci nanodrátku z atomů železa. Kredit: University of Basel.

Částice, které jsou zároveň svou antičásticí. Takhle si je před 75 lety vymyslel italský fyzik s naprosto hollywoodským osudem Ettore Majorana, po němž dostaly i jméno – Majoranovy fermiony. Majorana 25. března 1938 záhadně zmizel během plavby z Palerma do Neapole a až do února 2015 si všichni mysleli, že tehdy nejspíš zemřel, což nakonec asi nebyla pravda. Ať už ale Majorana skončil kdekoliv, zůstaly nám po něm právě Majoranovy fermiony.

 

Ettore Majorana. Kredit: volně dostupné, Wikimedia Commons.
Ettore Majorana. Kredit: volně dostupné, Wikimedia Commons.

Zájem o tyto zvláštní částice vzrůstal a v dnešní době jsou velice populární, protože by mohly být velmi užitečné při stavbě kvantových počítačů. Majorana své fermiony vymyslel dobře. Problém je v tom, že velmi vzdorují výzkumu. Mají sklon se vyskytovat v párech a v nich se obvykle spojí a vytvoří obyčejný elektron. Vědci se proto už dlouho snaží namíchat různé materiály a různá experimentální uspořádání tak, aby mohli vytvořit, udržet a pozorovat dva oddělené Majoranovy fermiony. 
Nakonec se to povedlo fyzikům Švýcarského institutu nanověd a Univerzity v Basileji. Tým, který vedl Ernst Meyer, úspěšně potvrdil teorii, podle které Majoranovy fermiony mohou být vytvořeny a také změřeny v podobě kvazičástic na supravodiči – na konci nanodrátků vyrobených z jediné řady atomů železa. Badatelům se rovněž povedlo pozorovat vlnovou povahu Majoranových fermionů, a díky tomu se jako první podívali dovnitř Majoranova fermionu. Výsledky zajímavého výzkumu publikoval časopis s netradičním názvem Nature npj Quantum Information.

 

Ernst Meyer. Kredit: University of Basel.
Ernst Meyer. Kredit: University of Basel.

 

Badatelé v experimentu uspořádali atomy železa na podložce z atomů olova do nanodrátků, které měřily až 70 nanometrů. Pak nanodrátky z jediné řady atomů železa studovali pomocí řádkovacího tunelovacího mikroskopu, a také s mikroskopem atomárních sil.

Universität Basel
Universität Basel

Snímky z těchto zobrazovacích metod a příslušná měření přivedli autory k závěru, že za jistých podmínek na koncích nanodrátků zcela zřetelně existují jednotlivé Majoranovy fermiony.

 

Navzdory tomu jsou ale Majoranovy fermiony z obou konců nanodrátku stále určitým způsobem propojené. Tím vytvářejí nový stav, který se rozprostírá přes celý nanodrátek. Tento stav může být buď obsazen (1) nebo neobsazen (0) elektronem. Takový jev by se mohl stát základem pro kvantový bit (qubit), což by mělo nesporné výhody. Majoranovy fermiony jsou totiž velmi odolné vůči vlivům z okolního prostředí, a to by stavitelé kvantových počítačů brali všemi deseti. Meyer a spol. také jako první experimentálně doložili, že Majoranovy fermiony jsou kvantové objekty s vnitřní strukturou, a pozorovali jejich vlnovou povahu.


Video:  Quantum Computation possible with Majorana Fermions


Literatura
University of Basel 1. 12. 2016, npj Quantum Information 2: 16035 (online 29. 11. 2016)
Quantum Computation possible with Majorana Fermions

Datum: 01.12.2016
Tisk článku

Temná věž VII. -Temná věž - King Stephen
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 429 Kč
cena: 381 Kč
Temná věž VII. -Temná věž
King Stephen
Související články:

Co když je vysvětlení temné hmoty docela prosté?     Autor: Stanislav Mihulka (14.06.2013)
Tajuplné Weylovy ferminony s nulovou hmotností objeveny po 85 letech     Autor: Stanislav Mihulka (18.07.2015)
Lokální realismus zemřel. Ať žijí kvantové nelokální korelace!     Autor: Pavel Brož (01.11.2015)
V exotickém materiálu mizí elektrony jako Alenka v králičí noře     Autor: Stanislav Mihulka (13.03.2016)



Diskuze:

Kvantové počítače

Schrodingerova Pulkocka,2016-12-02 14:48:52

Kvantové počítače budou existovat jen po tu dobu, než někdo nezjistí, že mají v postranní kapse procesor od intelů. To můžete brát klidně jako zákon.

Odpovědět

Schrodingerova Pulkocka,2016-12-02 13:18:18

A kolikže majoranových fermiónů může tančit na špičce železného drátku?

Odpovědět

Hmm

Ján Hulcl,2016-12-02 11:16:26

O toho pána Etora se jistě zajímalo hodně státních laboratoří, proto o něm nejsou ani další fotografie. Nejspíš je v nějakém režimu pod ochranou svědků :) Jen by mne zajímalo, která strana bylarychlejší ...

Odpovědět


Re: Hmm

Míla Petrlik1,2016-12-02 11:18:04

Pravdu se nikdy nedozvíme :(

Odpovědět


Re: Hmm

Roman Sobotka,2016-12-03 14:55:25

Majorana by vynikajici fyzik, ale take velky podivin - coz byva problem lidi na hranici geniality. Publikoval casto v italstine, coz byla prekazka, aby jeho prace cetli lide mimo Italii a pred zmizenim ztracel postupne o vse zajem. Vyrazu 'statni laborator' by v roce 1938 nikdo moc nerozumnel, a uz vubec ne tomu, aby v te dobe nekdo unasel teoretickeho fyzika (a zrovna tohoto). Navic, Majorana predem referoval, ze se ztrati, co unosu neodpovida. Jeho kolegove Fermi a Segre vzdy verili v sebevrazdu, ale existuji nejake indicie, ze se vytratil do Jizni Ameriky.

Odpovědět

Oprava

Andrzej Kowalski,2016-12-02 11:01:14

Ettore, nikoli Ettora Majorana

Odpovědět

Schrodingerova Pulkocka,2016-12-01 22:57:47

A bude se taktovací frekvence kvantových počítačů měřit v gigamňoucích, megakvácích nebo kilovřescích?

Odpovědět


Re:

Jiří Svejkovský,2016-12-03 13:43:52

A co takhle kvantový Herz (quHz)?

Energie částice je daná jako E = h x f. Frekvenci pak můžeme vyjádřit jako energii lomeno konstanta (planckova).

Kvantový Herz bych navrhl jako

1 quHz = 1 eV / h [1/s, J, Js]

popřípadě nějaký rozumný díl tohoto čísla.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace