บาคาร่าเว็บตรง Majorana bosons – quasiparticles สมมุติฐานที่คล้ายคลึงกับ Majorana fermions ในหลาย ๆ ด้าน – อาจมีอยู่ในระบบควอนตัมที่มีการกระจายตัว นั่นเป็นไปตามการคำนวณที่ทำในสหรัฐอเมริกาโดยVincent FlynnและLorenza Violaที่ Dartmouth College และEmilio Cobaneraที่ SUNY Polytechnic Institute การมีอยู่ของ Majorana bosons แสดงให้เห็นว่าในระบบดังกล่าว โฟตอนสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน
Majorana fermion ถูกเสนอเป็นอนุภาคย่อย
โดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Ettore Majorana ในปี 1937 เขาสังเกตเห็นว่าอนุภาคสปิน 1/2 สามารถอธิบายได้ด้วยสมการคลื่นที่มีค่าจริงทั้งหมด เนื่องจากฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคเป็นคอนจูเกตที่ซับซ้อนของฟังก์ชันคลื่นของปฏิปักษ์อนุภาค อนุภาคที่ฟังก์ชันคลื่นเป็นของจริงทั้งหมดจึงเป็นปฏิปักษ์ของอนุภาคเอง จึงสามารถดำเนินการได้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย
การมีอยู่ของความขัดแย้ง
ด้วยข้อยกเว้นที่เป็นไปได้ของนิวตริโนซึ่งธรรมชาติของมาจอราน่ายังไม่แน่นอน จึงไม่เคยมีการค้นพบ เฟอร์มิออน Majorana ที่แท้จริง อย่างไรก็ตาม อนุภาคควอซิเพิลของ Majorana fermion ซึ่งคล้ายกับอิเล็กตรอน “แยก” สามารถเสถียรในระบบต่างๆ เช่น ตัวนำยิ่งยวดตาม ที่ Alexei Kitaev คาดการณ์ไว้ในปี 2544ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ Caltech ในปีพ.ศ. 2561 นักวิจัยในเนเธอร์แลนด์อ้างว่าได้สังเกตเห็นหลักฐานของ Majorana fermions ในสายนาโนอินเดียมแอนติโมไนด์เส้นเดียวที่ปกคลุมด้วยอะลูมิเนียมตัวนำยิ่งยวดบางส่วน อย่างไรก็ตาม กระดาษที่อธิบายข้อสังเกตนี้ถูกถอนออกในภายหลังเนื่องจากพบว่าข้อมูลการทดลองไม่สามารถสรุปได้
อย่างไรก็ตามวิโอลาอธิบายว่า จากมุมมองทางทฤษฎี
ระบบนั้นมีเสถียรภาพ มันอยู่ในสภาวะสมดุลในสภาพพื้นดิน” อันที่จริง นักวิจัยได้เสนอว่าคุณสมบัติทางทอพอโลยีเฉพาะของ Majorana fermions ดังกล่าวสามารถนำมาใช้ใน “Majorana qubits” ที่เก็บข้อมูลในอิเล็กตรอนสองตัวแยกกัน ทำให้ทนทานต่อความผิดปกติในท้องถิ่น
สถานการณ์จะแตกต่างกันสำหรับโบซอนเช่นโฟตอน โทโพโลยีโฟโตนิกส์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของการวิจัยและฉนวนทอพอโลยีซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นกลุ่ม แต่นำอิเล็กตรอนไปตามเส้นทาง “การป้องกันทางทอพอโลยี” ที่ปราศจากการกระเจิงคาดว่าจะมีประโยชน์ในการใช้งานตั้งแต่ตัวแยกแสงไปจนถึงเลเซอร์
ความไม่มั่นคงที่เป็นปัญหาอย่างไรก็ตาม การผลิตอนุภาคควอซิพิเคิล Majorana-boson ในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันนั้น คิดว่าเป็นไปไม่ได้ “มีความแตกต่างที่สำคัญจริงๆ ระหว่างฉนวนทอพอโลยีและตัวนำยิ่งยวดทอพอโลยี” ฟลินน์อธิบาย “พวกมันเป็นโทโพโลยีทั้งคู่ ไม่มีการโต้ตอบกัน แต่ประเภทของโหมดขอบที่คุณได้รับนั้นแตกต่างกันมาก ในตัวนำยิ่งยวดทอพอโลยี สิ่งต่าง ๆ เช่น Majorana fermions เป็นไปได้ – สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ประเภทของการกระตุ้นที่ขอบที่คุณจะเห็นในฉนวนทอพอโลยี… ตามมาจากทฤษฎีบทที่รู้จักกันดีว่าเมื่อคุณพยายามจำลองโทโพโลยีภาคพื้นดินของโทโพโลยี ตัวนำยิ่งยวดที่มีโฟโตนิกส์ คุณพบความไม่เสถียรที่หลีกเลี่ยงไม่ได้”
อย่างไรก็ตาม ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสามารถหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนนี้ได้ หากระบบถูกทำให้กระจัดกระจาย ในปี 2013 นักวิจัยในออสเตรียและสวิตเซอร์แลนด์ได้คำนวณว่า แทนที่จะทำหน้าที่เป็นเพียงการก่อกวน การกระจายพลังงานสามารถทำให้เกิดสถานะคงตัวเชิงทอพอโลยีใหม่ในระบบ fermionic
ด้วยแรงบันดาลใจจากสิ่งนี้ Viola และเพื่อนร่วมงาน
คำนวณว่าแม้ว่า Majorana boson ที่ไม่มีพลังงานและไม่มีการแพร่กระจายจะไม่เสถียรอย่างแท้จริง หากรวมการกระจายพลังงานที่เหมาะสม โหมดนี้อาจกลายเป็น metastable ยิ่งระบบมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่าใด สถานะเหล่านี้ก็จะยิ่งมีอายุยืนยาวขึ้นเท่านั้น
การทดลองบนโต๊ะ
“พวกมันไม่มีช่วงอายุต่ำกว่าเฟมโตวินาทีของฮิกส์โบซอน” ฟลินน์กล่าว “จริง ๆ แล้วเราควรจะสามารถตรวจจับพวกมันได้ในช่วงเวลาที่ใช้งานได้จริงด้วยอุปกรณ์บนโต๊ะ”
นักวิจัยหวังว่าจะตรวจสอบการคาดการณ์ของพวกเขาโดยใช้โฟตอนในโพรงไมโครเวฟแบบกระจาย แต่โดยหลักการแล้ว แนวคิดนั้นกว้างกว่า: “ตราบใดที่เรามีระบบทางกายภาพที่สามารถปฏิบัติตามสมการไดนามิกที่เรามีและข้อจำกัดของแบบจำลองที่เรามี ไม่มีข้อกำหนดในทฤษฎีที่ว่ามาจอรานาโบซอนจะมาจากโฟตอน” วิโอลากล่าว “มันอาจมาจากโบซอนอื่นเหมือนอะตอมที่มีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม”
อ่านเพิ่มเติมจุดเรืองแสงตรงกลางภาพ ล้อมรอบด้วยวงกลมที่มีเส้นประและสี่เหลี่ยมจัตุรัสเรืองแสงที่มีขอบโค้งมน แสดงถึงพื้นผิว Fermi
การคำนวณควอนตัมที่ใช้ Majorana ได้รับแพลตฟอร์มใหม่ที่มีประโยชน์
Mark Dykmanจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนกล่าวว่างานวิจัยล่าสุดนี้สร้างขึ้นจากงานที่สำคัญโดยAashish Clerkแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกและคนอื่น ๆ ที่แสดงให้เห็นว่ากลุ่มของโพรงไมโครเวฟสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงแบบโพลาไรซ์ที่เลือกได้ “[Viola] เพิ่มคำศัพท์อีกคำหนึ่งให้กับโมเดลของเสมียน – นี่ไม่ใช่ความแตกต่างที่สำคัญ งานที่น่าสนใจนี้เน้นที่การแนะนำการกระตุ้นเสริมใหม่ในระบอบการปกครองชั่วคราว ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นแอนะล็อกแบบ bosonic ของ Majorana fermions และในด้านทอพอโลยีที่เกี่ยวข้องของไดนามิกชั่วคราว”
อย่างไรก็ตาม เขาเห็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง fermions ของ Majorana ที่แท้จริงกับอนุภาคที่เสนอในที่นี้ “True Majoranas เป็นครึ่งหนึ่งของอนุภาค” เขากล่าว; “และไม่ว่าจะอยู่ไกลแค่ไหน พวกเขา ‘รู้’ กัน ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของเฟอร์มิออน นี่เป็นสถานการณ์ที่แตกต่างกันมากเพราะการกระตุ้นที่เสนอนั้นเป็นโบซอน และความแข็งแกร่งของความสัมพันธ์ที่ทำให้พวกเขาเป็นโบซอนนั้นขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างพวกเขาอย่างทวีคูณ” บาคาร่าเว็บตรง
