Kuantum bilgisayarlarında tarihi kırılma! Fizikçiler "Majorana sıfır modunun" gizemli şifresini çözdü!

Tsinghua Üniversitesi, Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ile Boston Koleji'nden bilim insanları, demir bazlı bir süper iletkenin manyetik vortex merkezlerinde bugüne kadar eşi görülmemiş bir şekilde Majorana sıfır modunu ve yük şeritlerini bir arada gözlemledi. Elde edilen sonuçlar, süper iletkenlik alanında yeni fiziksel durumların anlaşılmasına katkı sağlarken, kuantum bilgisayar uygulamaları için de önemli bir adım olarak değerlendiriliyor. Araştırma ekibi, Ba(Fe₀.₉₄Co₀.₀₆)₂As₂ formülüne sahip kobalt katkılı baryum demir arsenidinin ince filmlerini kullanarak, vortex merkezlerinde ortaya çıkan elektronik şeritlerin ve Majorana sıfır modunun varlığını atomik ölçek hassasiyetiyle ortaya koydu.

Song: 'Yük şeritleri ve Majorana sıfır modları aynı vortexte buluştu'

Çalışmanın kıdemli yazarı Can-Li Song, elde ettikleri bulguların yüksek sıcaklık süper iletkenliğini anlamaya yönelik uzun soluklu çabalarının bir ürünü olduğunu belirtti. Song, "Manyetik vortexler, bu sıra dışı süper iletkenlerde ortaya çıkan elektronik durumları keşfetmek için doğal bir platform sunuyor" diyerek, araştırmanın önemine dikkat çekti. Ekip, başlangıçta demir bazlı süper iletkenlerde vortex merkezlerinde ve çevresinde hapsolmuş elektronik durumları saptamayı hedefledi. Özellikle yük şeritlerinin vortex merkezlerinde güçlendiği ve Majorana sıfır modlarıyla yakından bağlantılı olduğu tespit edildi. Song, "Başlangıçta amacımız, 122 tipi demir pniktitlerde vortex bağlı durumlar ve olası Majorana sıfır modlarını araştırmaktı. Ancak beklenmedik şekilde, farklı vortex durumlarıyla iç içe geçmiş yük şeritleriyle karşılaştık" diyerek, bulgunun sürpriz niteliğine vurgu yaptı. Araştırmacılar, yük şeritlerinin ve Majorana sıfır modlarının aynı vortex içinde ortaya çıkmasını, süper iletkenlikte topolojik ve yük düzeninin nanoskalada nasıl etkileşebileceğine dair önemli bir gösterge olarak değerlendiriyor.

Demir bazlı süper iletkenlerde vortex ve yük şeritleri ilişkisi netleşiyor

Boston Koleji ve Tsinghua Üniversitesi'nden araştırmacılar, deneylerinde kobalt katkılı baryum demir arsenidinin ince filmlerini moleküler demet epitaksisi yöntemiyle büyüttü. Filmler, düşük sıcaklıkta taramalı tünelleme mikroskobu ve spektroskopiyle incelendi. Birinci yazar Yu Liu, "Birçok vortex etrafındaki elektronik durumları atomik ölçek hassasiyetiyle haritaladık. Yük şeritlerini ve Majorana sıfır modlarını barındıran iki farklı vortex durumu tanımladık ve bunların mekansal korelasyonunu ortaya çıkardık" dedi. Ekip, yük şeritlerinin vortex merkezlerinin etrafında güçlendiğini ve iki tür vortex durumunun varlığını belirledi. Bunlardan biri, Majorana sıfır modu olarak tanımlanan sıfır enerji durumunu barındırıyordu. Bu gözlem, demir bazlı süper iletkenlerde vortex bağlı durumlar ile yük şeritlerinin ilişkili olduğunu gösteriyor. Ayrıca, yük şeritlerinin vortex tipini seçme mekanizması ve Majorana durumlarıyla etkileşimi, süper iletkenlikte yeni araştırma alanlarının önünü açıyor. Xu-Cun Ma, "En heyecan verici bulgu, Majorana sıfır modunun, yük şeritlerinin ve olası bir çift yoğunluk modülasyonunun tek bir manyetik vortex içinde iç içe geçmiş şekilde ortaya çıkmasıdır. Bu, topoloji, yük düzeni ve süper iletkenliğin nanoskalada etkileşimini gösteriyor" değerlendirmesinde bulundu.