Majoranas an der Küste
Ränder von Eiseninseln auf supraleitendem Rhenium zeigen Majorana-Zustände.
Wissenschaftler der Universität Hamburg haben weltweit erstmalig Majorana-Zustände an den Rändern von atomaren Eiseninseln auf supraleitendem Rhenium nachgewiesen. Solche Majorana-Teilchen sind exotische Quasiteilchen und gelten als vielversprechende Bausteine für zukünftige Quantencomputer. Das Hauptproblem bei der Realisierung eines Quantencomputers stellt die Sensitivität von Quantenzuständen gegenüber äußeren Störeinflüssen dar. Majorana-Teilchen erwecken seit einigen Jahren große Hoffnung für die Zukunft von Quantencomputern, da sie außerordentlich unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen sind.
Die Hamburger Forschungsgruppe unter der Leitung von Roland Wiesendanger hatte bereits im vergangenen Jahr Majorana-Zustände an den Enden von magnetischen Ketten aus einzelnen Eisenatomen auf einem supraleitenden Rhenium-Kristall beobachtet. Dem gleichen Team ist nun die direkte Beobachtung von Majorana-Zuständen an den Rändern von Eiseninseln – die nur eine Atomlage hoch sind – auf Rhenium gelungen.
Dabei haben die Wissenschaftler die Entstehung eines exotischen supraleitenden Zustands als Voraussetzung für die Ausbildung von Majorana-Zuständen beobachten können. Die experimentellen Resultate ließen sich durch eine gleichzeitig durchgeführte theoretische Studie von Forschern aus Hamburg und Chicago erklären und interpretieren.
Die Kopplung von Majorana-Randzuständen auf atomaren Inseln und Majorana-Endzuständen in Atomketten kann dazu genutzt werden, elementare Bausteine für Speicher- und Logik-Operationen als Basis eines Quantencomputers zu realisieren. Die Demonstration grundlegender Rechenoperationen basierend auf Majorana-Zuständen ist nun das nächste große Ziel der Hamburger Forscher auf dem Weg zu einem störungsunempfindlichen Quantencomputer.
U. Hamburg / DE
