Состояния Майорана существуют как состояния с нулевой энергией на концах топологических сверхпроводников (особый тип сверхпроводников, материалов, которые проводят с нулевым сопротивлением при охлаждении до температуры, близкой к абсолютному нулю), где состояния с низкой энергией устойчивы к дефектам. Состояния Майораны обладают экзотическими свойствами, которые делают их многообещающими кандидатами в качестве кубитов для отказоустойчивых квантовых компьютеров.
Однако в экспериментах могут появиться тривиальные состояния с нулевой энергией, имитирующие состояния Майорана. Трудность отличить настоящие майораны от этих «фальшивых» – проблема, которая препятствовала экспериментальному прогрессу в этой области исследований и была занозой для экспертов.
Решение этой проблемы было предложено в недавнем исследовании группы Анники Блэк-Шаффер. Авторы максимально точно смоделировали всю систему одной из наиболее распространенных экспериментальных установок, используемых в разработке топологических сверхпроводников, и зафиксировали основные эффекты всех компонентов.
Изучая сверхток (ток в сверхпроводниках) между двумя спроектированными сверхпроводниками, они обнаружили, что в сверхпроводнике происходит смена знака из-за тривиального “ фальшивого ” состояния Майораны при приложении магнитного поля, тогда как такая смена знака не производится истинным майораном. состояния. Затем они пришли к выводу, что сверхтоки предлагают мощный инструмент для однозначного различия между тривиальными состояниями и топологическими состояниями Майорана.
"Это исследование помогает экспериментаторам и мотивирует их к правильной идентификации топологических майоранов с помощью измерений сверхтока. Наше исследование показывает, что нам необходимо проводить более точное моделирование, – говорит Хорхе Каяо, научный сотрудник Упсальского университета.
"Крайне важно, чтобы мы были уверены, что на самом деле создали состояния Майораны, а не какие-то тривиальные состояния. Это исследование представляет способ достичь этого с помощью измерений сверхтока ", – говорит Оладунджойе Авога, аспирант Упсальского университета.