14. oktober 2019

Nu skal forskere granske Majorana-partiklens særlige egenskaber

Kvantefysik

I mange år har fysikken jagtet mere viden om den særlige partikel ”Majorana-partiklen”, der kan indgå i fremtidens kvantecomputere. Nu har forskere fra Københavns Universitet og Lund Universitet modtaget 75 millioner fra European Research Council, der skal slå fast, om partiklen nu også har så stort et potentiale, som forskerne håber

På billedet ses de fire bevillingsmodtagere Charles Marcus, Martin Leijnse, Ferdinand Kuemmeth og Karsten Flensberg.

Forskningsfonden Europæisk Research Council uddeler ikke mindre end 75 millioner danske kroner til forskning i Majorana partiklen.

Det er et hold fysikere på Københavns Universitet og Lund Universitet, der har modtaget den store bevilling.

Forskere verden over arbejder på, at kvantecomputere en dag kan overtage de helt tunge beregningsopgaver ved at sprænge de gængse computeres fastlåste begrænsninger.

Her kan Majorana-partiklen være afgørende, fordi man mener, at den kan huske information bedre end sædvanlige transistorer.

Men der er et godt stykke vej, indtil den viden kan anvendes i elektronik, lige nu skal den helt elementære grundforskning på plads

”Ønskescenariet er, at vi finder ud af, at Majorana partiklens egenskaber findes i virkeligheden. Så er vi blevet meget klogere, for det at opdage og verificere en ny type materiale og tilstand, det er virkelig noget, det kan ændre ved vores fundamentale forståelse for, hvad naturen tillader os at gøre,” siger professor Karsten Flensberg fra Københavns Universitet

Han har modtaget bevillingen sammen Professor Charles Marcus, lektor Ferdinand Kuemmeth og lektor Martin Leijnse, der alle er tilknyttet QDev., som er et center for kvanteelektronik under Niels Bohr Instituttet.

Majorana-partikel husker information bedre

Fysikerne har fået midlerne til et forskningsprojekt, der skal verificere, om en særlig partikel – Majorana-partiklen – har de egenskaber, som forskerne regner med, at den har.

Teoretisk set regner man nemlig med, at Majorana-partiklerne opfører sig på en bestemt måde, når man bytter rundt på dem. Ved ombytning ændrer partiklen hele det store ”system” af partikler, den indgår i. Dette er fundamentalt anderledes, end alle andre kendte partikler, som kun kan ændre det, der sker lige rundt om dem ved ombytning.

”Det er en meget særlig egenskab for en partikel, som kaldes en ikke-lokal egenskab. Det kan potentielt bruges til at behandle og beskytte kvanteinformation i fremtidens kvantecomputere,” fortæller Karsten Flensberg.

Skal studeres igennem særlige superledere

Forudsætningen for hele projekter er, at forskerne på Niels Bohr Institutet har udviklet en ny type superledere, der en slags nanoledninger, der kan lede elektroner uden at forstyrre dem. Det gør det muligt rent faktisk at studere Majorana-partiklens eksistens og funktion.

Superlederen fungerer dog kun tæt ved det absolutte nulpunkt, og forsøgene skal derfor foregå i kryofrysere ved en temperatur på ca. - 273 grader. Her vil forskerne sende strøm gennem superlederne og dermed tvinge Majorana-partiklerne til avancerede ”ombytninger”.

En ombytning tager et mikrosekund, og dem skal der så laves mange tusinder af i forskellige kombinationer, der omdannes til store mængder data, som computere behandler.