Preuve définitive de la particule de Majorana

Les chercheurs ont réussi à prouver définitivement la découverte d’une particule de Majorana qui a la particularité d’être également sa propre antiparticule. La découverte ouvre la voie à un ordinateur quantique topologique qui est plus stable.


La quantification parfaite de la conductivité des particules de Majoranas est la preuve finale de leur existence - Crédit : TU Delft
La quantification parfaite de la conductivité des particules de Majoranas est la preuve finale de leur existence - Crédit : TU Delft

Depuis la découverte de la particule Majorana en 2012 à Delft, les chercheurs ont été confrontés à de grands défis. Le groupe du professeur Leo Kouwenhoven de QuTech et Microsoft a collaboré avec des théoriciens et des spécialistes des matériaux de différents instituts pour comprendre les prochaines étapes nécessaires pour améliorer les expériences. Désormais, les scientifiques fournissent une preuve définitive de l’existence de la particule de Majorana ouvrant la voie vers les bits quantiques de Majorana. Les travaux sont publiés dans Nature.

Majorana

En 1937, Ettore Majorana a prédit une nouvelle particule fondamentale qui portera plus tard son nom. La particule de Majorana. Cette particule a la propriété d’être sa propre antiparticule. Selon Hao Zhang : C’est très spécial, il y a généralement une propriété opposée dans l’antiparticule comme la charge. L’antiparticule de l’électron est le positron. Les quasi-particules de Majorana apparaissent dans les matériaux dans des conditions extrêmement restreintes. Quand un nanofil fabriqué à partir d’un semi-conducteur est connecté à un matériau supraconducteur, les chercheurs observent un pic de polarisation nul dans le cas de certains champs électriques et magnétiques. Ce signal est la caractéristique principale de la présence des Majoranas.

Une preuve définitive de la particule de Majorana

Dans la première expérience de 2012, le pic était bruyant et difficile à observer. Cela a jeté des doutes sur la preuve. Dans les années qui ont suivi, les chercheurs ont travaillé pour améliorer la théorie, les matériaux et les fabrications expérimentales. Le transport dans les matériaux requis a été amélioré en deux étapes. Des interfaces de haute qualité et le transport des particules de Majorana. De plus, la conception de nano-hashtags a permis un échange de particules de Majorana qui est la dernière étape pour l’informatique quantique topologique.

Désormais, les chercheurs de Delft ont combiné toutes les améliorations dans une expérience pour montrer la conductance quantifiée du pic de polarisation zéro. Cette quantification parfaite de la conductance de Majorana est la preuve finale de l’existence des Majoranas. Selon Zhang : C’est une conséquence directe de la propriété particule-antiparticule.

Un ordinateur quantique parfait

Cette expérience ferme un chapitre dans la quête des particules de Majorana et ouvre un nouveau chapitre pour travailler sur le traitement de l’information quantique en fonction de leurs propriétés. Leurs caractéristiques physiques uniques rendent les particules de Majorana beaucoup plus stables que la majorité des autres qubits.

La fabrication et la régulation de ces Majoranas sur le chemin de la création de cet ordinateur quantique topologique sont toujours difficiles. Le niveau de contrôle et de compréhension permet l’exploration de l’informatique quantique de Majorana. Les chercheurs visent maintenant à combiner les découvertes précédentes dans une expérience pour réaliser un qubit basé sur 4 particules de Majorana. Pour cela, nous devons passer à des réseaux plus compliqués comme les nano-hashtags selon Hao Zhang et nous aurons enfin un qubit protégé par sa propre topologie.

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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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