لقد وجدت “فرميونات ماجورانا للفقراء” تطبيقًا عمليًا
فرميون ماجورانا هو جسيم يمثل جسيمًا مضادًا في حد ذاته. لقد تم توقعه نظريا، لكن لم يتم اكتشافه بعد. ومع ذلك، فإن الفيزيائيين يتعاملون مع أشباه الجسيمات التي لها خصائص مثل هذا الفرميون ويتعاملون معها كما لو كانت فرميونات ماجورانا موجودة في المادة الصلبة كإثارة جماعية. يُطلق على مثل هذا الجسيم شبه الجسيم اسم وضع ماجورانا. وتأمل مايكروسوفت أن تبني عليها عملية الحوسبة الكمومية لشريحة Majorana 1 التي طرحتها مؤخرًا. ويرتبط نموذج دائرة كيتايف بهذه الفرميونات. في ظل ظروف خاصة، تقوم سلسلة أحادية البعد من الجسيمات أو أشباه الجسيمات فائقة التوصيل بتوليد فيرميون ماجورانا معزول عند كل طرف، بينما لا تتغير الطاقة الإجمالية للنظام. دوائر Kitaev القصيرة موجودة بالفعل – تم إنشاؤها من أسلاك أشباه الموصلات ذات النقاط الكمومية. ينظر العلماء إلى سلسلة كيتاييف الطويلة كأساس مفاهيمي لإنشاء كيوبتات طوبولوجية محمية من الاضطرابات المحلية.
[shesht-info-block number=1]
لقد درس الفيزيائيون إمكانات سلاسل كيتايف القصيرة وخلصوا إلى أن حساسيتها ليست مشكلة، بل خاصية مفيدة. نُشرت دراسة حول هذا في مجلة الفيزياء: المادة المكثفة. تُسمى سلاسل Kitaev ذات الحجم الأدنى مع ولايات ماجورانا غير الطوبولوجية “فرميونات ماجورانا للرجل الفقير” نظرًا لوجود العديد من القيود وضعفها الطوبولوجي. وهذا ليس فرميون ماجورانا بالمعنى الكامل للكلمة، ولكنه حالة من النظام الكمي قريبة منه. “الماجورانا الفقيرة” حساسة للغاية للاضطرابات المحلية. ووفقا للباحثين، ينبغي اعتبار هذه الثغرة الأمنية خاصية خاصة للنظام، يمكن على أساسها إنشاء مستشعر كمي. قال الباحثون: “نحن ننظر إلى سلاسل صغيرة مكونة من نقطتين كموميتين فقط متصلتين بقطعة فائقة التوصيل. في هذه السلسلة البسيطة، يوجد نمطا ماجورانا فقط في نهايات تكوين نظام محدد واحد فقط. وفي تكوينات أخرى، قد تتداخل، أو يتم توزيعها بين النقطتين الكميتين، أو حتى تختفي مع تغييرات صغيرة في الجهد الكهروستاتيكي عبر النقطتين الكموميتين”.
[shesht-info-block number=2]
سيعمل مثل هذا الجهاز على تأثير الفائض. وفي ظل الاضطراب المحلي، تتدفق الدالة الموجية لنمط ماجورانا من نقطة كمومية إلى أخرى. تقليديًا، كان يُنظر إلى الانتشار على أنه تأثير غير مرغوب فيه، لكن العلماء تمكنوا من إثبات أنه يمكن التحكم فيه من خلال الاقتران المغناطيسي بدوران جسيم آخر. ويعتمد الهيكل الطيفي الناتج عن هذا الفائض بشكل مباشر على الطبيعة الكمومية لدوران الجسيم قيد الدراسة، أي أن هذه هي الطريقة التي يمكن بها تحديد نوعه. ويعتقد العلماء أن بإمكانهم بناء مستشعر على هذا التأثير، وفي المستقبل بوابة منطقية كمومية تعتمد على تأثيرات التشابك والاندماج، وقراءة الحالات الكمومية للنظام دون تدميرها.
