Pesquisadores da QuTech descobriram uma maneira de produzir partículas de Majorana em um plano bidimensional. Isto foi conseguido através da criação de dispositivos que exploram as propriedades combinadas dos materiais de supercondutores e semicondutores. A flexibilidade inerente a esta nova plataforma 2D deverá permitir a realização de experiências com Majoranas que antes eram inacessíveis. Os resultados são publicados em Natureza .
Os computadores quânticos operam de maneira fundamentalmente diferente dos computadores clássicos. Enquanto os computadores clássicos usam bits como unidade básica de informação, que pode ser 0 ou 1, os computadores quânticos usam qubits, que podem existir no estado 0, 1 ou ambos simultaneamente. Este princípio de superposição, combinado com novos algoritmos quânticos, poderia permitir que os computadores quânticos resolvessem certos problemas com muito mais eficiência do que os computadores clássicos. No entanto, os qubits que armazenam esta informação quântica são inerentemente mais frágeis que os bits clássicos.
Qubits inerentemente estáveis
Os qubits de Majorana são baseados em estados da matéria que são protegidos topologicamente. Isto significa que pequenas perturbações locais não podem destruir o estado do qubit. Esta robustez às influências externas torna os qubits de Majorana altamente desejáveis para a computação quântica, uma vez que a informação quântica codificada nestes estados permaneceria estável por tempos significativamente mais longos.
Partículas de Majorana em duas dimensões
A produção de um qubit Majorana completo requer várias etapas. A primeira delas é a capacidade de projetar Majoranas de maneira confiável e de demonstrar que elas realmente possuem as propriedades especiais que as tornam candidatas promissoras a qubits. Anteriormente, pesquisadores da QuTech – uma colaboração entre a TU Delft e a TNO – usaram um nanofio unidimensional para demonstrar uma nova abordagem para o estudo de Majoranas, criando uma cadeia Kitaev. Nesta abordagem, uma cadeia de pontos quânticos semicondutores é conectada por meio de supercondutores para produzir Majoranas.
A extensão deste resultado a duas dimensões tem várias implicações importantes. O primeiro autor, Bas ten Haaf, explica: -Ao implementar a cadeia Kitaev em duas dimensões, mostramos que a física subjacente é universal e independente de plataforma.- Seu colega e co-autor Qingzheng Wang acrescenta: -Dados os desafios de longa data com reprodutibilidade na pesquisa de Majorana, nossos resultados são realmente encorajadores.-
Rota em direção aos qubits de Majorana
A capacidade de criar cadeias de Kitaev em sistemas bidimensionais abre vários caminhos para futuras pesquisas de Majorana. O investigador principal Srijit Goswami explica: -Acredito que estamos agora numa posição onde podemos fazer física interessante com Majoranas, a fim de sondar as suas propriedades fundamentais. Por exemplo, podemos aumentar o número de sítios na cadeia Kitaev e estudar sistematicamente a proteção das partículas de Majorana. A longo prazo, a flexibilidade e escalabilidade da plataforma 2D deverá permitir-nos pensar em estratégias concretas para criar redes de Majoranas e integrá-las com elementos auxiliares necessários para o controlo e leitura de um qubit de Majorana.-
