Para peneliti di QuTech telah menciptakan partikel Majorana dalam bidang dua dimensi dengan mengembangkan perangkat yang memanfaatkan superkonduktor dan semikonduktor, sehingga memungkinkan eksperimen yang sebelumnya tidak dapat diakses. Kemajuan ini dapat menghasilkan qubit Majorana yang stabil dan terlindungi secara topologi, sehingga memberikan manfaat signifikan bagi komputasi kuantum.
Para peneliti telah berinovasi dalam metode 2D untuk memproduksi partikel Majorana, yang bertujuan untuk meningkatkan komputasi kuantum dengan qubit yang stabil dan efisien.
Para peneliti di QuTech telah menemukan metode untuk membuat partikel Majorana dalam bidang dua dimensi. Mereka mencapai hal ini dengan merancang perangkat yang memanfaatkan sifat sinergis superkonduktor dan semikonduktor. Fleksibilitas platform 2D baru ini memungkinkan eksperimen yang sebelumnya mustahil melibatkan Majoranas. Temuannya dirinci dalam jurnal Alami.
Komputer kuantum beroperasi secara fundamental berbeda dari komputer klasik. Komputer klasik menggunakan bit sebagai unit dasar informasi, yang dapat berupa 0 atau 1, sedangkan komputer kuantum menggunakan qubit, yang dapat berada dalam keadaan 0, 1, atau keduanya secara bersamaan. Prinsip superposisi ini, dikombinasikan dengan algoritma kuantum baru, dapat memungkinkan komputer kuantum menyelesaikan masalah tertentu dengan jauh lebih efisien dibandingkan komputer klasik. Namun, qubit yang menyimpan informasi kuantum ini secara inheren lebih rapuh dibandingkan bit klasik.
Qubit pada dasarnya stabil
Qubit Majorana didasarkan pada keadaan materi yang dilindungi secara topologi. Artinya, gangguan lokal kecil tidak dapat merusak keadaan qubit. Resistensi terhadap pengaruh eksternal membuat qubit Majorana sangat dicari komputasi kuantumkarena informasi kuantum yang dikodekan dalam keadaan ini akan tetap stabil untuk waktu yang lebih lama.
Partikel Majorana dalam dua dimensi
Memproduksi qubit Majorana yang lengkap memerlukan beberapa langkah. Yang pertama adalah kemampuan untuk merekayasa Majorana dengan andal dan menunjukkan bahwa mereka memiliki sifat khusus yang menjadikannya kandidat qubit yang menjanjikan. Sebelumnya, para peneliti di QuTech—kolaborasi antara TU Delft dan TNO—telah menggunakan kawat nano satu dimensi untuk mendemonstrasikan pendekatan baru dalam mempelajari Majorana dengan menciptakan rantai Kitaev. Dalam pendekatan ini, rantai titik kuantum semikonduktor dihubungkan melalui superkonduktor untuk menghasilkan Majorana.
Memperluas hasil ini ke dua dimensi mempunyai beberapa implikasi penting. Penulis pertama Bas ten Haaf menjelaskan: “Dengan menerapkan rantai Kitaev dalam dua dimensi, kami menunjukkan bahwa fisika yang mendasarinya bersifat universal dan tidak bergantung pada platform.” Rekannya dan rekan penulis pertama Qingzheng Wang menambahkan: “Mengingat tantangan reproduktifitas yang sudah lama ada dalam studi Majorana, hasil kami sangat menggembirakan.”
Rute ke qubit Majorana
Kemampuan untuk membuat rantai Kitaev dalam sistem dua dimensi membuka beberapa jalan untuk penelitian Majorana di masa depan. Peneliti utama Srijit Goswami menjelaskan: “Saya yakin kita sekarang berada dalam posisi di mana kita dapat melakukan fisika menarik dengan Majorana untuk menyelidiki sifat fundamentalnya. Misalnya, kita dapat meningkatkan jumlah situs dalam rantai Kitaev dan secara sistematis mempelajari perlindungan partikel Majorana. Dalam jangka panjang, fleksibilitas dan skalabilitas platform 2D akan memungkinkan kita memikirkan strategi konkret untuk membuat jaringan Majorana dan mengintegrasikannya dengan elemen tambahan yang diperlukan untuk kontrol dan pembacaan qubit Majorana.”
Referensi: “Rantai Kitaev dua situs dalam gas elektron dua dimensi” oleh Sebastiaan LD ten Haaf, Qingzhen Wang, A. Mert Bozkurt, Chun-Xiao Liu, Ivan Kulesh, Philip Kim, Di Xiao, Candice Thomas, Michael J. Manfra, Tom Dvir, Michael Wimmer dan Srijit Goswami, 12 Juni 2024, Alami.
DOI: 10.1038/s41586-024-07434-9
NewsRoom.id
