Quand il s'agit de tout nouveau, plus rapide, des ordinateurs plus puissants, Les fermions de Majorana peuvent être la réponse. Ces particules hypothétiques peuvent faire un meilleur travail que les bits quantiques conventionnels (qubits) de lumière ou de matière. Pourquoi? En raison de la façon effrayante dont les fermions de Majorana interagissent les uns avec les autres à distance. Lorsque deux fermions interagissent, ils dissipent généralement de l'énergie, alors que deux Majoranas sont intriquées et préservent l'état quantique. Mais où trouver ces particules uniques ? Les scientifiques ont observé un état unique à la surface d'un matériau supraconducteur composé à parts égales de bismuth et de palladium. Bien qu'il n'ait pas hébergé les fermions hypothétiques de Majorana longtemps recherchés, cela stimulera la recherche de matériaux qui le font, ouvrant la voie à de nouvelles architectures informatiques.

L'étude fournit des informations vitales sur l'origine de la supraconductivité et la détection de Majoranas aux points de Dirac sur la surface par rapport à la masse. À son tour, les résultats peuvent aider, un jour, identifier les fermions de Majorana. Ces particules pourraient changer la façon dont nous concevons les ordinateurs quantiques.

Compte tenu de leur potentiel d'application considérable, de l'informatique quantique aux technologies de l'information, les supraconducteurs non centrosymétriques (NCS) ont suscité un intérêt expérimental et théorique considérable. En présence de couplage spin-orbite, ces matériaux sont des candidats potentiels pour la supraconductivité topologique qui hébergent des états de surface protégés des fermions de Majorana. Cependant, preuve d'états de surface supraconducteurs topologiques, et couplage spin-orbite, dans les matériaux NCS est rare.

Ce travail a révélé l'existence d'états de surface polarisés en spin dans le matériau NCS BiPd, fournissant un aperçu unique de la structure électronique et identifiant une voie potentielle vers les états de surface insaisissables du fermion de Marjorane. Les scientifiques ont mené une spectroscopie de photoémission à résolution angulaire (ARPES) systématique à haute résolution et une étude ARPES à résolution de spin des propriétés électroniques et de spin dans l'état normal de ce supraconducteur.

L'énergie photonique détaillée, mesures ARPES dépendantes de la température et résolues en spin, complétés par des calculs de structure électronique de premier principe, ont démontré la présence d'états de surface à plus haute énergie de liaison avec la localisation du point de Dirac à environ 700 µmeV en dessous du niveau de Fermi. Alors que ces résultats nient l'existence d'une supraconductivité topologique dans BiPd, ils fournissent des informations essentielles pour l'identification, et dans le temps contrôlant par porte électrique, états de surface topologiquement protégés dans les matériaux NCS qui pourraient créer une nouvelle classe de dispositifs quantiques basés sur les fermions de Majorana.