一維量子納米線為馬約拉納零模提供了肥沃的土壤

量子點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)(左) ，其中應(yīng)用電壓收縮電子運(yùn)動(dòng)到一維，電導(dǎo)(右)顯示應(yīng)用磁場(chǎng)的效果(紅)
。來(lái)源:新南威爾士大學(xué)

為什么研究一維量子納米線的自旋特性很重要?

量子納米線——只有長(zhǎng)度，但沒有寬度和高度——為一種被稱為馬約拉納零模的準(zhǔn)粒子的形成和探測(cè)提供了獨(dú)特的環(huán)境
。

unsw領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究克服了此前探測(cè)Majorana零模式的困難，并顯著提高了設(shè)備的再現(xiàn)性。

馬約拉納零模的潛在應(yīng)用包括抗故障拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)和拓?fù)涑瑢?dǎo)。

一維導(dǎo)線中的馬約拉納費(fèi)米子

馬約拉納費(fèi)米子是一種復(fù)合粒子
，也是它自己的反粒子。

這種不同尋常的粒子在學(xué)術(shù)上和商業(yè)上的興趣來(lái)自于它們?cè)谕負(fù)淞孔佑?jì)算機(jī)中的潛在應(yīng)用
，預(yù)計(jì)這種計(jì)算機(jī)不會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)化珍貴量子信息的消相干 。

馬約拉納零模可以在由特殊材料制成的量子線中產(chǎn)生，這些材料的電磁特性之間存在很強(qiáng)的耦合
。

特別是
，當(dāng)一維半導(dǎo)體(如半導(dǎo)體納米線)與超導(dǎo)體耦合時(shí)
，可以產(chǎn)生馬約拉納零模 。

在一維納米線中，垂直于長(zhǎng)度的尺寸非常小 ，不允許亞原子粒子的任何運(yùn)動(dòng)，量子效應(yīng)占主導(dǎo)地位 。

反物質(zhì)解釋者:每個(gè)基本粒子都有一個(gè)相應(yīng)的反物質(zhì)粒子，具有相同的質(zhì)量但相反的電荷。例如，一個(gè)電子(電荷-1)的反粒子是一個(gè)正電子(電荷+1) 。信貸:新南威爾士大學(xué)

探測(cè)必要的自旋軌道間隙的新方法

具有強(qiáng)自旋軌道相互作用的一維半導(dǎo)體系統(tǒng)在拓?fù)淞孔佑?jì)算中具有廣闊的應(yīng)用前景 ，引起了人們的廣泛關(guān)注 。

電子的磁性“自旋”就像一個(gè)小條形磁鐵，它的方向可以通過(guò)外加磁場(chǎng)來(lái)確定。

在具有“自旋-軌道相互作用”的材料中 ，電子的自旋是由運(yùn)動(dòng)方向決定的，即使在零磁場(chǎng)下也是如此 。這允許對(duì)磁性量子特性的所有電操縱。

在這樣的系統(tǒng)上施加磁場(chǎng)可以打開一個(gè)能隙，這樣向前移動(dòng)的電子都有相同的自旋極化
，向后移動(dòng)的電子有相反的極化
 。這種“自旋間隙”是馬約拉納零模形成的先決條件。

盡管進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)工作 ，但事實(shí)證明
，要明確地檢測(cè)出半導(dǎo)體納米線中的自旋隙是極其困難的 ，因?yàn)樽孕兜奶卣魈卣?當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí) ，其導(dǎo)電性平臺(tái)下降)與納米線中不可避免的背景無(wú)序是很難區(qū)分的