伊利诺伊大学芝加哥分校的探讨人士与它们在德国汉堡大学的同事合作，探讨了一个奇异的量子粒子 - 一个称为Majorana的费米子 - 可用作未来量子比特的建立模块，并终归实现量子计算机。它们的探讨结果发表在Science Advances杂志上。

50好几年前，英特尔首席执行官戈登•摩尔(Gordon Moore)观看到计算机芯片上的晶体管数量每18到24个月增添一倍。这类趋向，此刻被称为摩尔定律，一直连续于今，导致晶体管的大小仅为几纳米 - 十亿分之一米。在这种尺度上，组成咱们现存计算机事业根基的经典物理定律停止运作，他们被量子力学定律所取代。因而，使晶体管更小(往日用于提升计算速度和数据存储)已没再可能。

唯有探讨人士能够弄明白如何运用量子力学作为下一代计算机的新根基。

这是理查德·费曼(Richard Feynman)于1982年提议的根本思想，理查德·费曼是20世纪最具作用力的理论物理学家之一。非是运用存储以零和1编码的消息的经典计算机比特，却是设置“量子比特” - 或简单称呼量子比特 - 应用量子力学定律来存储0到1之中的全部数，从而指标数据地增添计算速度并导致量子计算机的诞生。

“平常，当你丢弃电话时，它不会删除你电话上的消息，”UIC物理学教授Dirk Morr和该论文的相应作者说。“这是由于消息以1和0的比特存储的芯片差不多稳固。将一种变成零，反之亦然须要好多麻烦。可是，在量子计算机中，由于存留没有限数量关于量子比特的可能状况，消息可能更简单丢失。“

为了造成更强盛和可靠的量子比特，探讨人士曾经调转方向Majorana费米子 - 仅成对显露的量子粒子。

“咱们每个量子位只要要一种Majorana费米子，因而咱们必需将他们彼此分开，”莫尔说。

经过从一对Majorana费米子建立量子比特，只需Majoranas维持充足远的距离，就能可靠地编码消息。

为了实现这类分离，并对单个Majorana费米子发展“成像”，有必需组建一个“拓扑超导体” - 一个能够在无全部能量损耗的概况下传递电流的体系，同一时间又与“拓扑结”相干联。 “。

“这种拓扑结相似于甜甜圈中的洞：你可行将甜甜圈形状改变成咖啡杯而不会丢失洞，可是假如你想破坏这种洞，你必需做少许十分戏剧性的事宜，例如吃甜甜圈， “莫尔说。

为了构建拓扑超导体，Morr在汉堡大学的同事在铼(一个超导体)的外表上放置了一种磁铁原子岛，直径唯有几十纳米。Morr的小组预测，经过运用扫描隧道显微镜，大家应当能够将Majorana费米子成像为沿着铁原子岛边缘的亮线。这正是实验组观看到的。

“能够实质可见化这点奇异的量子粒子使咱们更挨近于建立稳健的量子比特，终归是量子计算机，”莫尔说。“下一步将是弄明白咱们如何在量子芯片上量化这点Majorana量子比特并操纵他们以得到指标数据级的计算能力。这将使咱们能够解决咱们今日面对的众多难题，从抗击全世界变暖和经过没有人驾驭车子预测地震，减少交通拥堵，构建更可靠的燃料网格。“