Майорановские фермионы
В 1937 году итальянский физик Этторе Майорана обнаружил в уравнениях, описывающих релятивистские частицы, странное решение — частицу, которая является античастицей самой себе . Проблема была в том, что в обычном мире таких частиц не существует.
Долгое время майорановские фермионы оставались только гипотезой, пока в начале 2000-х годов Алексей Китаев (про его алгоритм квантовой оценки фазы мы писали тут) не предложил элегантный мысленный эксперимент . Оказалось, что такие экзотические частицы могут возникнуть на концах одномерной цепочки сверхпроводящих квантовых точек Эта цепочка, названная цепочкой Китаева, заинтересована экспериментаторов всего мира, которые по сей день пытаются отыскать в ней майорановские фермион.
Майорановские моды должны возникать парами и находится на краях цепочки. Сами по себе они имеют нулевую энергию и «размазаны» в пространстве. Разрушить такое состояние локальным шумом или возмущением практически невозможно — это топологически защищённое состояние, которое игнорирует мелкие несовершенства материала.
Но экспериментальный поиск этих частиц Майораны оказался сложной задачей. В одном из предыдущих постов мы писали про тепловые эффекты, которые часто путают с загадочными частицами. Помимо тепловых шумов в системах по обнаружения майрановских фермионов появляются нулевые пики проводимости, порождённые примесями и дефектами, имитирующие майорановскую физику.
Майорановский фермион, предсказанный ещё в 1937 году, до сих пор не найден окончательно. Его тени мелькают в сверхпроводниках, но строгого открытия пока нет. Однако если это случится, прорыв будет огромным: на его основе создадут топологический квантовый компьютер, устойчивый к ошибкам на фундаментальном уровне.