• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Peluang Material Baru Quantum Komputasi

Riset kolaborasi tim ilmuwan University of California, Riverside, dan Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Amerika Serikat, semakin mengkonfirmasi keberadaan Majorana fermion, satu partikel quantum eksotik yang berguna untuk komputasi quantum toleran-kesalahan (fault-tolerant)—jenis komputasi quantum yang mengatasi eror selama operasinya. Hasil riset tim ilmuwan itu dirilis oleh jurnal  Physical Review Letters, edisi 21 Juni 2019 (Peng Wei, Sujit Manna, Marius Eich, Patrick Lee, Jagadeesh Moodera, “Superconductivity in the Surface State of Noble Metal Gold and its Fermi Level Tuning by EuS Dielectric”, Physical Review Letters, 2019).

Proyek riset assistant professor Peng Wei dan koleganya itu didanai oleh John Templeton Foundation, Office of Naval Research, National Science Foundation, dan Department of Energy di Amerika Serikat. Peng Wei asal UC Riverside, Jagadeesh S. Moodera dan Profesor (fisika) Patrick Lee asal MIT, memimpin studi ilmian ini dengan fokus fenomena quantum dalam emas.

Superkonduktivitas terinduksi (induced superconductivity / SC) dalam material kuantum yang kuat dan terskala dengan kopling spin-orbit Rashba yang kuat , sangat atraktif menghasilkan superkonduktivitas topologis dan status terpateri Majorana (Majorana bound states/MBS). Satu usulan calon yang menjanjikan ialah film tipis Gold (111); karena energi Rashba besar, sifat topologisnya dapat diperkirakan, dan peluang pembuatan perangkat BPS skala besar.

Riset Peng Wei dan koleganya menunjukkan SC terinduksi dalam status permukaan Shockley (Shockley surface state/SS) dari lapisan ultrathin Au(111). Emergensi SC di SS, yang secara fisik terpisah dari superkonduktor massal, dicapai melalui proses hamburan quasipartikel tidak langsung, bukan melalui refleksi Andreev antarmuka konvensional. Selanjutnya riset tim ilmuwan itu menunjukkan kemampuan menyetel level SS Fermi (EF) dengan menghubungkan SS ke EuS insulator feromagnetik dielektrik κ –tinggi. Pergeseran EF dari ∼550 ke ∼34 mV dalam superkonduktor SS, berguna untuk menciptakan MBS dalam sistem yang kuat ini.

Fermion Majorana termasuk objek paling dicari dalam fisika kuantum; karena fermion-fermion Majorana adalah antipartikelnya sendiri, membagi kuantum elektron menjadi dua, dan mengikuti statistik berbeda dari elektron-elektron. Meskipun selama ini banyak ahli mengklaim bahwa mereka mengidentifikasi fermion-fermnion Majorana, namun belum dapat mengkonfirmasi sifat quantum eksotiknya (Science Daily, 28/6/2019).

Kolaborasi riset tim ilmuwan MIT dan University of California –Riverside (UC Riverside) itu berhasil mengkonfirmasi sifat eksotik quantum fermion-fermnion Majorana dengan mengembangkan satu sistem material hetero-struktur berbasis emas untuk menguji keberadaan sifat quantum fermion-fermion Majorana. Material-material hetero-struktur terbuat dari lapiran-lapisan material sangat berbeda, yang secara bersama menunjukkan fungsi-fungsi sama sekali berbeda, jika dibandingkan dengan lapisan-lapisan individualnya.

“It is highly nontrivial to find a material system that is naturally a topological superconductor. A material needs to satisfy several stringent conditions to become a topological superconductor,” ungkap Peng Wei, assistant professor fisika dan astronomi dan ahli eksperimen zat kondensasi (University of California – Riverside, 28/6/2019).

Emas bukan superkonduktor dan bukan pula status elektron pada permukaannya. Riset Peng Wei et al (2019) menunjukkan bahwa superkonduktivitas, magnetisme, dan kopling orbit-spin elektron dapat berdampingan dalam emas – hal yang sulit terpenuhi -- dan secara manual dicampur dengan bahan lain melalui heterostruktur; hasil riset itu juga menunjukkan bahwa kerapatan elektron superkonduktivitas dalam permukaan emas, dapat disetel.

“Superconductivity and magnetism ordinarily do not coexist in the same material. Our paper shows for the first time that superconductivity can be brought to the surface states of gold, requiring new physics. We show that it is possible to make the surface state of gold a superconductor, which has never been shown before. This is important for future manipulation of Majorana fermions, required for better quantum computing. Also, the surface state of gold is a two-dimensional system that is naturally scalable, meaning it allows the building of Majorana fermion circuits,” ungkap Peng Wei (University of California – Riverside, 28/6/2019). 

 

Oleh: Servas Pandur