作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 信用:凡赞滕等
哥本哈根大学和微软哥本哈根量子实验室的研究人员最近进行了一项研究，调查超导混合纳米线中的主要零模、零能量准粒子态作为保护量子数据的一种手段的潜力
他们发表在《自然物理》杂志上的论文概述了对马略拉纳米线中光子辅助隧穿特征的观察，提供了有趣的新见解，为更好地理解这些准粒子状态铺平了道路
“我们的长期目标是为量子计算应用开发一种保护和控制量子信息的方法，”该论文的合著者教授
查尔斯·马库斯告诉《物理》
通过电子邮件
“一个有趣的提议是使用Majorana零模式在物理层面提供保护，而不是在电路层面使用冗余和纠错
" 在物理层面上，Majorana零模式隐藏了特定的信息，更准确地说，在给定的拓扑超导体中，过剩电子是存在还是不存在
这一信息不能用收集局部测量数据的工具来揭示
从理论上讲，使用马略拉零模式来保护量子数据应该相当简单和直接
然而，到目前为止，这被证明是非常难以实现的，因为它需要大量的努力，包括开发读出零能态的方法和设计能够首先达到这些态的混合材料
马库斯说:“我们在2016年写的一篇理论论文中阐述了实现这一概念的一些具体的早期步骤，但要让我们提议的系统的子组件工作起来是一项挑战。”
“一个关键的组成部分是拓扑超导结，其中马略拉模式可以通过电脉冲耦合和去耦
我们最近的实验旨在测试一个特定的组件:可以控制结上马略拉模式耦合的位置
" 信用:凡赞滕等
光子辅助隧穿是一种可以用来“连接”总能量不相等的量子态的技术，使用一个能量与差异相匹配的光子
在这个实验中，量子态的总能量取决于在离散的零能态上过量电子的存在
这种效应最终让研究人员发现了平均电荷占用的差异
由于光子的频率是可以控制的能量，他们可以推断出量子态之间的能量差异，并最终将其转化为耦合强度
“在超导和自旋量子位设备的早期，光子辅助隧穿经常被用作绘制量子位状态之间能量差异的技术，”参与这项研究的另一名研究人员大卫·范·赞滕告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“最小能量差由相干交换耦合的能量来定义
基于这一早期工作，我们开始使用光子辅助隧穿作为工具来识别和表征不同对的Majorana费米子之间的相干耦合
" 研究人员使用的方法很简单
它需要测量一个承载Majorana零模的双岛结构的平均电荷占据，同时对一个主要耦合到该结构的一个岛的接近金属的结构应用微波音调
为了使他们的技术发挥作用，研究人员必须开发合适的拓扑超导双岛结构和射频集能电荷传感器，这些传感器可以被引入InAs/AI纳米线中，然后被放置在可以施加微波的衬底上
此外，他们必须仔细调整所有设备旋钮，并确定一个扩展的范围，在该范围内，马约拉纳零模式的光子辅助隧穿所需的所有条件都得到满足
信用:查尔斯·马库斯 作者与彼得·克罗格斯特拉普领导的专门研究量子材料的团队密切合作
这组科学家负责培育实验中使用的电线
最终，在他们的实验中使用的材料和方法允许研究人员在有限的磁场中观察光子辅助的隧道特征，在两个岛中诱导1e门周期性
尽管如此，人们在解释他们的发现时应该谨慎，因为他们的发现只是初步结果
“我们研究中最值得注意的方面在于论文中提出的不同测量和观察之间的内在一致性，以及我们同一个研究团体中其他人的其他工作，”范·赞滕说
“我们的每一次测量都独立地表明，在两个岛上都存在零能量的离散态，这与马约拉纳零模式一致
内部一致性暗示我们的解释是有效的，但是否证明了Majorana耦合？不
" 根据研究人员的说法，在零能量下出现的其他费米能态也可以用类似于马略拉零模式的方式来构建
出于这个原因，他们的结果，以及过去其他团队收集的类似结果，应该被认为是解释而不是事实
马库斯说:“现有的解释中哪一个最合理有待商榷，这是由不同团体收集的不同结果所推动的。”
“我们已经表明，在高磁场下，在零能量的电线中存在一个离散的状态(准确地说是一个Majorana所在的位置)，通过调整一个结，我们可以耦合和分离这些零能量模式，测量它们的耦合强度
" 信用:查尔斯·马库斯 总部设在哥本哈根的研究小组最近进行的研究提供了新的观察结果，这些新的观察结果可以添加到过去十年左右不同研究小组收集的马略拉那电线零模相关的发现中
在未来，他们的工作可以作为新研究的基础，研究这些状态在增强量子技术安全性方面的潜力
“在我们接下来的研究中，我们希望使用更容易操作的材料系统，”马库斯说
“我们使用的纳米线是一个很好的开端，但是手工放置单根纳米线并不能构建一个马略拉纳斯网络
材料是这一领域取得进展的关键:新材料、更清洁的材料、更易于加工的材料
" 除了使用不同的材料重复他们的实验之外，研究人员计划进行包含多结系统的研究
事实上，过去的研究证据表明，具有多个连接点的系统能够创造出更复杂、更有趣的设备
“我们现在还想在我们系统的开发中引入其他的视角，这将使我们能够快速而自信地区分能够隐藏量子信息的零模式和不能隐藏量子信息的零模式，”马库斯和范·赞滕说
“Majorana零模式的编织是一个关键的证明，表明我们的零能态拥有信息保护所需的关键特性，但这种测量尚未完成
我们目前的实验介绍了基本理论，但现在材料科学家和实验学家将不得不测试它
"
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