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.
![Abb.: Illustration einer atomar hohen Eiseninsel (gelb) auf einem...](/media/story_section_image/5699/img-01-majoranarhenium-uhamburg.jpg)
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