Projektbeschreibung
Majorana-Fermionen als robuste Qubits für die topologische Quanteninformatik
Die Quantenmechanik modelliert Elektronen mithilfe komplexer Wellenfunktionen. Der italienische Physiker Ettore Majorana stellte als Erster die Hypothese auf, dass ein neutrales Teilchen mit einer reellen Wellenfunktion dargestellt werden könnte. Solche reellen Fermionen beziehungsweise Majorana-Fermionen könnten als robuste Träger von Quanteninformationen dienen, da sie unempfindlich gegenüber Ladungsrauschen und anderen Dephasierungsquellen wären. Aktuelle experimentelle Entwicklungen im Bereich der topologischen Supraleitfähigkeit scheinen diese These zu stützen. Das EU-finanzierte Projekt MajoranasAreReal wird Methoden zur Steuerung des Flusses von Quanteninformationen entwickeln, die in Qubits kodiert sind, die auf Majorana-Fermionen basieren und sich in den Grenzmoden eines topologischen Supraleiters verbreiten. Das Projekt könnte die Grundbausteine dafür bereitstellen, um lokalisierte und „fliegende“ Majorana-Qubits in topologische Quantencomputerarchitekturen einbinden zu können.
Ziel
"Quantum mechanics teaches that electrons have a complex wave function, characterized by an amplitude and a phase. As first theorized by Majorana, it is possible in principle for a charge-neutral particle to have a real wave function. Such real fermions, or Majorana fermions, could be robust carriers of quantum information, insensitive to charge noise and other sources of dephasing. With recent experimental developments in topological superconductivity this idea is becoming a reality.
Our objective is to design methods to control the flow of quantum information encoded in ""flying"" qubits based on Majorana fermions propagating unidirectionally (chirally) in the edge modes of a topological superconductor. We aim for tools to control the phase, charge, and fermion parity of the chiral Majorana modes, on both two-dimensional and three-dimensional platforms, to enable the computational applications of entanglement, braiding, and quantum state transfer.
The impact of this project is that it will provide the basic building blocks for the integration of localized and flying Majorana qubits in the architecture of a topological quantum computer. The key high-risk/high-reward deliverable is a method to exploit the chiral motion of flying Majorana qubits to facilitate braiding operations, as a demonstration of non-Abelian exchange statistics."
Wissenschaftliches Gebiet
Not validated
Not validated
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsfermions
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
2311 EZ Leiden
Niederlande