Фермионы Майораны — особые частицы, которые ученые ищут десятилетиями: их теоретически предсказал в 1937 году итальянский физик Этторе Майорана. Их уникальность в том, что такая частица одновременно является собственной античастицей. Для квантовых компьютеров это мечта: два «запертых» фермиона Майораны способны надежно хранить информацию, практически не поддаваясь внешним помехам, — такой компьютер был бы принципиально более устойчивым, чем все существующие прототипы.
В 2018 году японские исследователи заявили, что обнаружили эти частицы в хлориде рутения. Признаком их присутствия должен был служить термический эффект Холла: если приложить к материалу магнитное поле, тепловой поток внутри него начинает отклоняться в сторону. В обычном изоляторе, а хлорид рутения — именно изолятор, подобного происходить не должно. Японские ученые наблюдали этот эффект и заключили: раз обычная физика его не объясняет — значит, виноваты фермионы Майораны. Открытие взбудоражило научный мир, однако повторить результат в других лабораториях не получалось.
Команда Корнелла под руководством доцента Брэда Рэмшоу решила не измерять тепло, а «послушать» кристалл. Ученые пропустили через материал звуковые волны — ультразвук — и в магнитном поле обнаружили, что волны начинают закручиваться по спирали. Это явление называется акустическим эффектом Фарадея.
Причина — особое свойство материала, вязкость Холла, которая буквально скручивает направление колебаний и одновременно отклоняет тепловой поток. Именно она и создавала тот самый «загадочный» эффект, который сбил с толку предыдущих исследователей. До сих пор вязкость Холла существовала лишь как теоретическое понятие — корнеллская группа зафиксировала ее экспериментально впервые.
«Это не тот магический материал с фермионами Майораны, который построит квантовый компьютер. Но это и не история про “просто грязный образец”. Это новый внутренний эффект, который никто раньше не наблюдал», — заявил Рэмшоу.
Открытие 2018 года объяснено: никаких фермионов Майораны там нет. Но взамен физики получили новый инструмент. С помощью звука теперь можно искать в кристаллах ранее неизвестные состояния материи, и, возможно, именно так когда-нибудь фермионы Майораны всё же найдут.
Журнал Science Daily 8 октября прошлого года сообщил о создании первого работающего квантового детектора лжи — теста Белла, разработчиком которого стал физик Джон Белл. Уточнялось, что устройство показывает, использует ли квантовый компьютер настоящие соответствующие ему эффекты или имитирует их.