Quantum Computing e particelle di Majorana

Nel 2012 il mondo della fisica è stato scosso dalla prima osservazione dell’esotica “quasi particella di Majorana” nel laboratorio di Leo Kouwenhoven a Delft in Olanda.

Nel 1937, il fisico italiano, Ettore Majorana ipotizzò l’esistenza di una particella (un fermione) identica alla sua antiparticella. Queste particelle sono un candidato molto promettente per la realizzazione di qubit resistenti agli errori da utilizzare in un futuro computer quantistico topologico.

Se questi strani oggetti esistono, come hanno fatto i ricercatori a trovarli?

L’idea venne nel 2001 al fisico teorico russo Alexei Kitaev: i fermioni di Majorana potrebbero essere rintracciati alle estremità di un filo superconduttore (cioè, che trasporta elettricità senza porre resistenza elettrica).

Le quasi-particelle di Majorana compaiono nei materiali in condizioni estremamente particolari. Quando un nanofilo costituito da un semiconduttore viene connesso ad un materiale superconduttore, in presenza di specifici campi magnetici e di una specifica carica elettrica, i ricercatori sono stati in grado di rilevare un cosiddetto ‘picco di polarizzazione zero’, che costituisce il segnale caratteristico della presenza dei fermioni di Majorana.

I fermioni di Majorana si prestano perfettamente al compito di qubit proprio perché interagiscono pochissimo con la materia “ordinaria”: in questo modo possono rimanere stabili per lungo tempo senza alterare il loro stato quantistico.

Microsoft è l’azienda in prima linea nella ricerca per la realizzazione di un computer quantistico topologico che sfrutti i fermioni di Majorana per eseguire, in modo indenne da errori, gli algoritmi quantistici. I ricercatori sperano di ottenere un qubit funzionante secondo questo principio entro la fine del 2018.

Ballistic Majoranas without a doubt ©QUTech

Ballistic Majoranas without a doubt ©QUTech

Risorse per approfondimenti sull’argomento:

27/10/2000 – Unpaired Majorana fermions in quantum wires
02/10/2014 – Princeton scientists observe elusive particle that is its own antiparticle
02/10/2014 – Observation of Majorana fermions in ferromagnetic atomic chains on a superconductor
01/12/2016 – Researchers Take First Look into the “Eye” of Majoranas’
15/01/2018 – Majoranas on the rise
28/03/2018 – Quantized Majorana conductance

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