Всё вещество, от звёзд до человека, сложено из частиц, которые в Стандартной модели — наиболее полной теории элементарных частиц и их взаимодействий делятся на два семейства: фермионы (кирпичики материи) и бозоны (переносчики сил). Но есть и третий, редкий вид — энионы, частицы, которые при обмене местами не просто меняются, а завязываются в узел, запоминая факт переплетения, а не путь. В отличие от фермионов и бозонов, чьё поведение при обмене предсказуемо, энионы существуют только в двумерных системах и обладают топологической памятью.
В новом опыте построили микросхему из сверхпроводников — материалов, где ток течёт без потерь, — и топологического изолятора, особого изолятора, проводящего лишь по краю. На её концах удалось создать майорановские нули — частицы, являющиеся собственными античастицами, предсказанные ещё в 1937 году. Учёные двигали их по хитрой траектории и зафиксировали изменение энергии, в точности совпавшее с теорией. Так впервые увидели, как затягивается квантовый узел: экспериментально измерили энергетический сдвиг, вызванный обменом майорановских нулей, подтвердив их энионную природу.
Идею квантового компьютера, использующего законы квантовой механики для вычислений, выдвинул Ричард Фейнман, а Джон Прескилл отметил важность такой защиты, введя термин «квантовое превосходство» и подчеркнув роль топологических кубитов. Следующий шаг — сплести траектории в полноценные узлы, реализовав операции плетения, необходимые для универсальных квантовых вычислений. И неожиданный поворот: эти же частицы могут скрываться за тёмной материей — загадочной субстанцией, не излучающей свет, но проявляющейся через гравитацию и перекликаются с теорией чёрных дыр — областей пространства-времени с настолько сильной гравитацией, что ничто не может их покинуть.
Майорановские частицы могут быть собственными античастицами: при встрече две такие частицы аннигилируют, хотя обычно для этого нужна пара частица-античастица.