Découverte de particules similaires aux fermions de Majorana

On n’a pas encore découvert de particules connues comme les fermions de Majorana. Mais une équipe a réussi à fabriquer des quasiparticules appelées Majorana Zero Modes (MZMs).


On n'a pas encore découvert de particules connues comme les fermions de Majorana. Mais une équipe a réussi à fabriquer des quasiparticules appelées Majorana Zero Modes (MZMs).
Le tressage des Majorana Zero Modes - Crédit : LI et. al

Les de ont été proposés la première fois par le physicien Majorana en 1937. Ils font référence à des fermions qui sont leurs propres antiparticules. Ce type de fermion est crucial pour la recherche sur les matériaux supraconducteurs ou le calcul quantique topologique. Mais 80 ans plus tard, les scientifiques n’ont trouvé aucune des particules élémentaires de Majorana. On a proposé que les neutrinos soient des , mais il n’y a pas encore de preuves pour soutenir cette conjecture.

Dans la physique de la matière condensée, les scientifiques ont trouvé un genre de quasiparticules appelés (MZMs) qui ont des caractéristiques similaires aux fermions de Majorana. Récemment, une équipe de recherche du Key Laboratory of Quantum Information de l’académie chinoise des sciences a réussi à fabriquer et manipuler des Majorana zero modes dans un simulateur optique. Les travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.

Généralement, les statistiques des particules identiques peuvent être déterminées par leur interaction d’échange. Par exemple, les états quantiques internes restent les mêmes pendant l’échange de 2 bosons, mais ces états seront imposé par une phase /pi pendant l’échange de 2 fermions. Les bosons et les fermions appartiennent à des particules qui possèdent des statistiques plus générales appelées des Anyons Abéliens.

De plus, il se pourrait qu’il existe certaines particules exotiques appelées Anyons non abéliennes qui supposent une transformation unitaire (et non une phase globale) après l’échange. Les fermions de Majorana avec leurs propres antiparticules sont considérés comme des particules non abéliennes. L’équipe a exploité l’avantage de la simulation quantique. La simulation du système n’est pas possible avec les technologies actuelles, mais le simulateur quantique et ses mesures fournissent des informations réelles sur le système simulé.

Dans leurs travaux, ils ont fabriqué un ensemble de processus dissipatifs qui peut créer et transférer les Majorana Zero Modes qui sont supportés dans le modèle Kitaev. Ensuite, ils ont complété l’échange des MZMs. La phase de Berry mesurée pendant l’échange du processus soutient des statistiques non abéliennes des MZMs. De plus, ils démontrent que l’information encodée dans les MZMs est immunisée contre les bruits locaux dans le système optique linéaire.

La méthode propose une nouvelle manière d’étudier les statistiques quantiques, le calcul quantique topologique et les caractéristiques des MZMs. De plus, cet accomplissement établit une plateforme prometteuse pour analyser les propriétés du MZM dans des architectures complexes et le calcul quantique topologique qui se base sur ces quasiparticules.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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