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COMPUTER QUANTISTICI

Computer quantistici, distinguere stati di Majorana veri e falsi con la supercorrente

Nella corsa alla realizzazione dei computer quantistici distinguere tra stati di Majorana veri e falsi può essere molto importante. L'Uppsala University ha scoperto un metodo per farlo.

I fisici della Uppsala University in Svezia hanno identificato un modo per distinguere stati di Majorana veri e falsi in una delle configurazioni sperimentali più usate comunemente, mediante misure di supercorrente.

Questo studio teorico segna un progresso cruciale per l’avanzamento nel campo dei superconduttori topologici e l’applicazione degli stati di Majorana al fine di ottenere computer quantistici affidabili. I ricercatori hanno già messo in cantiere nuovi esperimenti per mettere ala prova questo approccio.

Gli stati di Majorana esistono come stati a energia zero alle estremità dei superconduttori topologici – un tipo di superconduttore speciale, capace di condurre con zero resistenza se raffreddato a temperature vicine allo zero assoluto – dove gli stati a bassa energia sono resistenti ai difetti.

Gli stati di Majorana hanno proprietà esotiche che li rendono candidati promettenti come qubit per computer quantistici tolleranti agli errori.

Purtroppo negli esperimenti possono apparire anche stati ad energia zero “banali” che mimano gli stati di Majorana. La difficoltà nel distinguere stati di Majorana veri e falsi è un problema che ha ostacolato i progressi sperimentali in questo ambito di ricerca, e ha rappresentato una spina nel fianco degli esperti.

Una soluzione a questo problema è stata proposta in un recente studio di Annica Black-Schaffer e del suo gruppo di ricercatori. Gli autori hanno simulato nel modo più accurato possibile l’intero sistema di una delle configurazioni sperimentali più comuni usate nell’ingegnerizzazione di superconduttori topologici e catturato gli effetti principali di tutti i componenti.

Indagando sulla supercorrente – la corrente nei superconduttori – tra i due superconduttori ingegnerizzati, i ricercatori hanno trovato un segno di inversione nella supercorrente a causa dello stato di Majorana “falso” in presenza di un campo magnetico. Questo segno d’inversione non viene invece prodotto dai veri stati di Majorana.

I ricercatori hanno così concluso che le supercorrenti offrono uno strumento potente per distinguere senza ambiguità gli stati banali da quelli di Majora.

“This study helps and motivates experimentalists towards the proper identification of topological Majoranas by using supercurrent measurements. Our study shows that we need to carry out more exact modelling,” says Jorge Cayao, postdoctoral researcher at Uppsala University.

“Questo studio aiuta e motiva i ricercatori sperimentali verso la corretta identificazione degli stati di Majorana topologici usando misurazioni di supercorrente. Il nostro studio dimostra che dobbiamo realizzare modelli più precisi”, ha affermato Jorge Cayao, ricercatore dell’Università di Uppsala.

“È fondamentale essere certi di aver effettivamente progettato stati di Majorana e non alcuni stati banali. Questo studio presenta un modo per raggiungere questo obiettivo tramite misurazioni di supercorrenti”, ha affermato Oladunjoye Awoga, studente all’università di Uppsala.