Obtienen investigadores pruebas definitivas de la existencia de partículas de Majorana

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Desde el descubrimiento de la partícula de Majorana en 2012 en Delft, los investigadores se han enfrentado a grandes desafíos. El grupo del profesor Leo Kouwenhoven, en QuTech (Países Bajos) y Microsoft, colaboró con teóricos y científicos de materiales de varios institutos para comprender los próximos pasos necesarios para mejorar los experimentos. Ahora, los científicos proporcionan una prueba definitiva de la existencia de Majorana allanando el camino hacia los bits cuánticos Majorana, según detallan en ‘Nature’.

En 1937, Ettore Majorana predijo una nueva partícula fundamental que más tarde lleva su nombre: la partícula Majorana. La partícula tiene la propiedad de ser su propia antipartícula. “Esto es muy especial, generalmente hay una propiedad opuesta en la antipartícula, como la carga: la antipartícula del electrón es el positrón”, señala el investigador Hao Zhang, de QuTech.

Las cuasipartículas de Majorana aparecen en materiales en condiciones extremadamente restringidas. Cuando un nanocable hecho de un semiconductor se conecta a un material superconductor, los investigadores ven un pico de polarización cero en el caso de ciertos campos eléctricos y magnéticos. Esta señal es la principal característica de la presencia de Majoranas.

En el primer experimento de 2012, el pico de polarización cero fue ruidoso y difícil de ver, lo que hizo que la apariencia de Majorana fuera discutible. En los años siguientes, los científicos trabajaron de manera ardua para mejorar la teoría, los materiales y las fabricaciones experimentales. En los últimos meses se sucedieron múltiples avances. El transporte en los materiales necesarios se mejoró en dos pasos: interfaces de alta calidad y transporte Superclean Majorana. Además, el diseño de nano-hashtags permitió el intercambio futuro de partículas de Majorana, el paso final requerido para la computación cuántica topológica.

Ahora los investigadores en Delft (Países Bajos) han combinado todas las mejoras en un experimento para mostrar la conductancia cuantizada del pico de polarización cero. Esta cuantificación perfecta de la conductancia de Majorana es la prueba final de la existencia de la Majorana. “Es una consecuencia directa de la propiedad partícula-antipartícula”, afirma Zhang afirma.

Hacia un ordenador cuántico perfecto

Este experimento cierra un capítulo en la búsqueda de partículas de Majorana y abre un nuevo capítulo para trabajar hacia el procesamiento de la información cuántica en función de sus propiedades. Sus características físicas únicas hacen que las partículas de Majorana sean mucho más estables que la mayoría de otros qubits.

Hacer y regular estas Majoranas en el camino hacia la creación de un ordenador cuántico topológico sigue siendo un desafío. El nivel de control y comprensión que se alcanza ahora, permite la exploración de la computación cuántica Majorana. Los investigadores ahora apuntan a combinar los avances previos en un experimento para realizar un qubit basado en cuatro partículas de Majorana.

“Para eso, tenemos que escalar hacia redes más complicadas, como los nano-hashtags”, explica Hao Zhang. “Y finalmente tenemos un qubit que está protegido por su propia topología”, agrega este investigador.

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