פיזיקאים אישרו קיום קваזי-חלקיקים עם מטען של רבע אלקטרון

מדענים מהמכון למדע ע"ש דניאל זיו והמכון הטכנולוגי הפדרלי של לוזאן (EPFL) אישרו באופן בלתי תלוי את קיומם של קוואזי-חלקיקים, שהמטען שלהם הוא רבע ממטען האלקטרון. בעוד שאלקטרון בודד אינו ניתן לחלוקה, בתנאים מסוימים ובמבנים דקים במיוחד, התנהגות קולקטיבית של אלקטרונים יכולה ליצור קוואזי-חלקיקים אלו. שני צוותי מחקר בלתי תלויים אימתו את היווצרותם של קוואזי-חלקיקים בעלי מטען שברי. הניסויים נערכו באמצעות ארסניד גליום אולטרה-נקי, שקורר לטמפרטורות נמוכות במיוחד תחת שדה מגנטי חזק. תוצאות שני הניסויים תאמו בדיוק גבוה: מכשיר אחד מדד מטען של 0.250e, והשני 0.249e. המחקר פורסם בכתב העת Physical Review Letters.

הפיזיקאים מסבירים כי כאשר אלקטרונים נדחסים לשכבה דקה במיוחד ומונחים בשדה מגנטי חזק, הם מתחילים להתנהג כיחידה אחת. הם משערים כי במישור כזה ייתכנו אובייקטים ייחודיים הנקראים אניונים. כאשר מסלוליהם שזורים זה בזה, הם "זוכרים" את סדר התנועות ויוצרים מבנה דמוי "קליעה". תכונה זו הופכת את האניונים לבסיס אידיאלי למחשבים קוונטיים טופולוגיים מוגנים.

הבעיה העיקרית במערכות קוונטיות מודרניות היא הפגיעות הקיצונית שלהן, כאשר חימום מקרי או רעש מגנטי עלולים להרוס נתונים. במחשב אניוני, המידע מאוחסן לא בנקודות בודדות, אלא במבנה הגיאומטרי של "קליעת הקווצות". הפרעות חיצוניות קטנות אינן יכולות לקרוע את התבניות הללו, ובכך נוצרת הגנה טבעית מפני שגיאות.

גילוי קוואזי-חלקיקים בעלי מטען שברי מצביע על כך שהאלקטרונים נכנסו למצב קולקטיבי מורכב. משמעות הדבר היא שהפיזיקאים הצליחו ליצור את הסביבה הקוונטית הנדרשת, שבה, על פי התיאוריה, אמורים להתקיים האניונים. זהו צעד חשוב לקראת יצירת זיכרון קוונטי אמין. מחברי המחקר ציינו: "לראשונה בהיסטוריה של תחום זה, שתי קבוצות בלתי תלויות מדדו ערכים זהים של מטען שברי. המצב הקוונטי שנחקר ייחודי בכך שהוא נשמר בטמפרטורות של עד כמה קלווין ויכול להוות פלטפורמה חדשה מבוססת ארסניד גליום ליצירת מחשבים קוונטיים טופולוגיים עם זיכרון אמין".