Физики метод поиска майорановских нулевых мод придумали.

Теоретически рассчитанная дифференциальная проводимость для устройств с одним сверхпроводящим контактом в отсутствие и в магнитном поле.

Группа ученых из Испании, Португалии и Великобритании построила модель эксперимента, с помощью которого возможно получить так называемые майорановские нулевые моды в графене. Работа в журнале Physical Review X опубликована.

В физике элементарных частиц майорановские фермионы - это такие фермионы, которые неотличимы от своих античастиц. Этторе майорана предсказал их существование, "Упростив" уравнение Дирака и "избавившись" от мнимости операторов, которые описывают поведение дираковских фермионов (у которых всегда есть античастицы. Термин также широко применяется и в физике твердого тела для описания некоторых квазичастиц с похожими свойствами, хотя и с "Искаженным" по отношению к введенному майораной значением. Общей чертой является лишь то, что так называемые "Майорановские Фермионы" в твердом теле описываются действительными операторами, по аналогии с майорановской "действительной" версией уравнения Дирака.

Но такой тип квазичастиц в твердом теле, как и в случае с элементарными частицами, должен обладать необычными свойствами.

Во-первых, если материал низкоразмерный, - тонкие или даже одноатомные слои или "Нити" - в этом случае теоретически предсказывается, что майорановские квазичастицы в нем могут иметь очень низкую (формально, нулевую) энергию - соответствующие состояния называют майорановскими нулевыми модами.

Во-вторых, перестановки двух "Запутанных" майорановских частиц не вернут систему в исходное квантовое состояние: оно изменится, причем новое состояние будет зависеть того, каким образом производились перестановки. Это отличается от поведения обычных фермионов или бозонов.

Такие состояния могут реализовываться при определенных условиях в некоторых сверхпроводниках: при проникновении магнитного поля в сверхпроводник, образующие в нем "Магнитные Вихри" могут становиться "ловушкой" для необычных электронно-дырочных связанных состояний - экситонов с полуцелым спином и очень низкой энергией. Такие экситоны (например, они могут состоять из "Дырки", связанной с куперовской парой), в отличие от обычных электронно-дырочных пар с нулевым спином, обладают свойствами майорановских квазичастиц, и на каждом "вихре" их может находиться строго определенное количество. Но для того, чтобы "Нулевые Моды" вообще возникли, сверхпроводник должен обладать особыми электронными свойствами, которые реализуются только у небольшого класса соединений. 0.

Ранние эксперименты показали, что "Запутанные" майорановские состояния можно получить на концах моноатомной сверхпроводящей "проволоки" с дефектом, но доказательства были косвенными и неполными из-за особенностей эксперимента. Другие авторы теоретически предсказали, что при определенных условиях можно получить майорановские "Нулевые Моды" и с помощью обычного сверхпроводника - осаждая на его поверхность другие материалы с нужными свойствами - топологические изоляторы. В новой работе авторы предложили еще один способ - используя в качестве "Добавочного Материала" графен.

Для этого необходимо привести "Лист" графена в контакт со сверхпроводником. Из-за эффекта близости в графеновый слой будут проникать куперовские электронные пары, становясь причиной аналога сверхпроводимости в нем. Внимание! Только в том случае, если в контакт приводить только края графеновой "Ленты", то сверхпроводящими будут становиться только небольшие области вблизи контакта. Таким образом, если при этом такое устройство подвергнуть воздействию магнитным полем, то из-за особых магнитных свойств графена на концах ленты будут наблюдаться описанные выше связанные состояния - майорановские нулевые моды.

Авторы работы провели теоретическое исследование таких состояний и предложили метод их обнаружения. Кроме того, им удалось показать, что в графене с помощью майорановских квазичастиц можно построить устойчивый вариант кубита для квантового компьютера. По словам ученых, время, в течение которого "Запутанное" состояние не изменяется, у такого кубита гораздо выше аналогов. Авторы считают, что в графене майорановские нулевые моды можно будет экспериментально "Увидеть", например, с помощью широко используемого в физике сверхпроводимости метода андреевской спектроскопии. Екатерина митрофанова.