De zoektocht naar Majorana-deeltjes als bouwstenen voor een toekomstige computer is begonnen sinds de eerste waarneming van deze deeltjes in Delft in 2012. Vanwege hun fysieke eigenschappen, een daarop gebaseerde kwantumbit is beschermd tegen fouten. Experimenteel, echter, de controle en realisatie van Majorana-staten zijn zeer uitdagend. Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van Attila Geresdi van QuTech heeft nu een nieuwe technologie gedemonstreerd die een betrouwbaardere karakterisering mogelijk maakt voor toekomstige controle van Majorana-deeltjes. Ze publiceren hun werk in Natuurfysica .

De Majorana stelt, exotische kwantumdeeltjes, bestaan ​​alleen onder zeer specifieke omstandigheden. Hoewel theoretisch voorgesteld in 1938, ze werden voor het eerst waargenomen in een solid state chip door de groep van Leo Kouwenhoven in 2012. 'Het belangrijkste ingrediënt is een nanodraad bedekt met een supergeleidende laag', legt Attila Geresdi uit, hoofdonderzoeker van de huidige studie. Deze deeltjes zijn de bouwstenen van topologische kwantumberekening, een veelbelovende richting in kwantumtechnologie die wordt nagestreefd door verschillende onderzoeksgroepen over de hele wereld in samenwerking met Microsoft.

'De meeste huidige studies van Majorana-staten zijn gebaseerd op het meten van de elektronenstroom door de nanodraad. Dit vernietigt echter onvermijdelijk de kwantuminformatie die in deze deeltjes is gecodeerd, ' legt Geresdi uit. De Delftse groep werkte samen met een internationale groep onderzoekers. Wetenschappers van de Yale University hebben theoretisch inzicht verschaft in de zeer specifieke apparaten die zijn gemaakt van de ultraschone nanodraden die in Kopenhagen zijn vervaardigd. Onderzoekers in Delft combineerden de nanodraden met een on-chip spectrometer om een ​​meetmethode te demonstreren die de Majorana's niet verstoort.

'In de toekomstige kwantumcomputer, u wilt dat elke bewerking correct is, ' zegt Geresdi, 'de topologische kwantumbits zijn intrinsiek beschermd tegen fouten, wat betekent dat als je een kwantumbewerking uitvoert, het werkt altijd.' Er zijn nog grote hindernissen op de weg naar quantum computing op basis van Majorana-deeltjes, maar dit werk opent deuren naar een nieuw regime van kwantumexperimenten. Geresdi:'zowel fundamentele fysica als technologische uitdagingen voor de beheersing van Majorana-toestanden kunnen worden onderzocht met onze nieuwe methoden.'