แนวทางหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการวางเดิมพันบนคิวบิตทอพอโลยีที่เข้ารหัสข้อมูลในการจัดเรียงเชิงพื้นที่ ซึ่งอาจให้พื้นฐานการคำนวณที่เสถียรและป้องกันข้อผิดพลาดได้มากกว่าการตั้งค่าอื่นๆ ปัญหาคือยังไม่มีใครเคยพบ qubit ทอพอโลยีอย่างแน่นอน

ทีมนักวิจัยนานาชาติจากออสเตรีย โคเปนเฮเกน และมาดริดรอบๆ Marco Valentini จากกลุ่ม Nanoelectronics ที่ IST Austria ได้ตรวจสอบการตั้งค่าซึ่งคาดว่าจะสร้างโหมด Majorana Zero ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำหรับคิวบิตทอพอโลยี พวกเขาพบว่าสัญญาณที่ถูกต้องสำหรับโหมดดังกล่าวอาจเป็นสัญญาณปลอม

ครึ่งหนึ่งของอิเล็กตรอน

การตั้งค่าทดลองประกอบด้วยลวดเส้นเล็กๆ ที่มีความยาวเพียงร้อยนาโนเมตร ยาวประมาณหนึ่งในล้านของมิลลิเมตร ซึ่งปลูกโดย Peter Krogstrup จาก Microsoft Quantum และ University of Copenhagen สายนาโนที่เรียกว่าอย่างเหมาะสมเหล่านี้ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อแบบลอยตัวฟรีระหว่างตัวนำโลหะสองตัวบนชิป เคลือบด้วยวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่สูญเสียความต้านทานไฟฟ้าทั้งหมดที่อุณหภูมิต่ำมาก การเคลือบไปจนถึงส่วนเล็กๆ ที่เหลืออยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของเส้นลวด ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการติดตั้ง นั่นคือ ทางแยก การคุมกำเนิดทั้งหมดจะถูกสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก

ทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าโหมดศูนย์ Majorana ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับ qubit ทอพอโลยีที่พวกเขาต้องการควรปรากฏในสายนาโน โหมด Majorana Zero เหล่านี้เป็นปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาด เพราะพวกเขาเริ่มต้นจากการใช้กลอุบายทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในเส้นลวดที่ประกอบด้วยสองส่วน โดยปกติแล้ว นักฟิสิกส์ไม่คิดว่าอิเล็กตรอนเป็นสิ่งที่สามารถแยกออกได้ แต่การใช้การตั้งค่าสายนาโนนี้น่าจะเป็นไปได้เพื่อแยก "อิเล็กตรอนครึ่งหนึ่ง" เหล่านี้ออกและเพื่อใช้เป็น qubits

"เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้ทำงานบนแพลตฟอร์มวัสดุที่มีแนวโน้มสูงนี้" Marco Valentini ผู้เข้าร่วม IST Austria ในฐานะผู้ฝึกงานก่อนที่จะเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกในกลุ่ม Nanoelectronics อธิบาย “สิ่งที่เราคาดว่าจะเห็นคือสัญญาณของโหมด Majorana Zero ในสายนาโน แต่เราไม่พบอะไรเลย อย่างแรก เราสับสน แล้วก็หงุดหงิด ในที่สุด และในการทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับเพื่อนร่วมงานของเราจากทฤษฎีวัสดุควอนตัมและโซลิดสเตตควอนตัม กลุ่มเทคโนโลยีในมาดริด เราตรวจสอบการตั้งค่า และพบว่ามีอะไรผิดปกติ"

ธงเท็จ

หลังจากพยายามค้นหาลายเซ็นของโหมด Majorana Zero นักวิจัยได้เริ่มปรับเปลี่ยนการตั้งค่า nanowire เพื่อตรวจสอบว่าผลกระทบจากสถาปัตยกรรมของมันรบกวนการทดลองของพวกเขาหรือไม่ "เราทำการทดลองหลายครั้งในการตั้งค่าต่างๆ เพื่อค้นหาว่ามีอะไรผิดปกติ" วาเลนตินีอธิบาย "เราใช้เวลาสักครู่ แต่เมื่อเราเพิ่มความยาวของทางแยกที่ไม่เคลือบผิวเป็นสองเท่าจากร้อยนาโนเมตรเป็นสองร้อย เราพบผู้กระทำความผิดของเรา"

เมื่อทางแยกมีขนาดใหญ่พอ สิ่งต่อไปนี้ก็เกิดขึ้น: ลวดนาโนด้านในที่สัมผัสได้ก่อให้เกิดจุดควอนตัมที่เรียกว่าจุด ซึ่งเป็นจุดเล็ก ๆ ของสสารที่แสดงคุณสมบัติเชิงกลของควอนตัมพิเศษเนื่องจากเรขาคณิตที่จำกัด อิเล็กตรอนในจุดควอนตัมนี้สามารถโต้ตอบกับตัวนำยิ่งยวดที่เคลือบข้างๆ ได้ และเลียนแบบสัญญาณของ "อิเล็กตรอนครึ่งหนึ่ง" ซึ่งเป็นโหมด Majorana Zero ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังมองหา

Valentini กล่าวว่า "ข้อสรุปที่ไม่คาดคิดนี้เกิดขึ้นหลังจากที่เราสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีว่าจุดควอนตัมมีปฏิสัมพันธ์กับตัวนำยิ่งยวดในสนามแม่เหล็กอย่างไร และเปรียบเทียบข้อมูลการทดลองกับการจำลองโดยละเอียดที่ดำเนินการโดย Fernando Peñaranda นักศึกษาปริญญาเอกในทีมมาดริด"

"การเข้าใจผิดสัญญาณการเลียนแบบนี้สำหรับโหมด Majorana Zero แสดงให้เราเห็นว่าเราต้องระมัดระวังในการทดลองและในข้อสรุปของเรา" Valentini เตือน แม้ว่าสิ่งนี้อาจดูเหมือนเป็นการย้อนกลับไปในการค้นหาโหมด Majorana Zero แต่จริง ๆ แล้วมันเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจสายนาโนและสัญญาณการทดลองของพวกมัน การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าวัฏจักรของการค้นพบและการตรวจสอบที่สำคัญในหมู่เพื่อนต่างชาติเป็นศูนย์กลางของ ความก้าวหน้าของความรู้ทางวิทยาศาสตร์”บาคาร่า สมัครบาคาร่า