Majorana fermion

• Определение и свойства

  • Майорановские фермионы — это частицы, которые являются собственными античастицами. 
  • Они могут быть использованы для объяснения отсутствия массы у нейтрино. 
  • Майорановские фермионы могут быть связаны с процессами двойного бета-распада и производством заряженных лептонов в коллайдерах. 

• Теории и эксперименты

  • В теориях, основанных на лево-правой симметрии, существует глубокая связь между этими процессами. 
  • В наиболее предпочтительном объяснении малости массы нейтрино, механизме seesaw, нейтрино является «естественным» майорановским фермионом. 
  • Майорановские связанные состояния могут быть связаны с дефектами в сверхпроводниках и использоваться для создания топологических квантовых компьютеров. 

• Эксперименты в сверхпроводимости

  • В 2008 году Фу и Кейн теоретически предсказали возможность появления майорановских связанных состояний на границе между топологическими изоляторами и сверхпроводниками. 
  • В 2012 году были получены положительные результаты экспериментов, которые показали образование пар майорановских связанных состояний в нанопроводах из индия и субатомных контактах. 
  • В 2014 году было обнаружено наличие майорановских связанных состояний с помощью сканирующего туннельного микроскопа. 
  • В 2016 году майорановские связанные состояния были обнаружены в квантовых спиновых жидкостях. 

• Проблемы и противоречия

  • Существуют альтернативные объяснения, которые могут имитировать наблюдаемые эффекты майорановских связанных состояний. 
  • В 2017 году были заявлены наблюдения майорановских связанных состояний в квантовом аномальном эффекте Холла, но последующие эксперименты не смогли подтвердить эти результаты. 
  • В 2022 году статья, в которой были заявлены наблюдения, была отозвана из-за серьезных несоответствий в данных. 

• Применение в квантовой ошибке коррекции

  • Майорановские связанные состояния могут использоваться в квантовых кодах для исправления ошибок. 
  • Они могут быть «запутанными» для хранения и обработки квантовой информации в квантовых вычислениях. 

• Реализация майорановских связанных состояний

  • В 2023 году было получено майорановское связанное состояние, которое не является топологически защищенным и стабильно только в очень узком диапазоне параметров. 
  • Оно было получено в цепочках Китова, состоящих из двух квантовых точек в сверхпроводящем нанопроводе, и подтверждает предсказание Алексея Китова.