中國科學院物理研究所/中國科學院大學高鴻鈞和丁洪領導的聯合研究團隊（中科院供圖）
【文匯網訊】(香港文匯網 記者 劉凝哲)中國科學院物理研究所/中國科學院大學高鴻鈞和丁洪領導的聯合研究團隊日前利用極低溫-強磁場-掃瞄探針顯微系統首次在超導塊體材料中觀察到馬約拉納零能模，即為馬約拉納任意子。據介紹，該馬約拉納任意子純淨度高，能在相對更高的溫度下得以實現，且材料體系簡單，這一成果對構建穩定的、高容錯、可拓展的未來量子計算機的應用具有極其重要意義。
1937年，理論物理學家馬約拉納預言了一種反粒子是其自身的基本粒子，被稱為馬約拉納費米子，相關研究一直是物理學最前沿的問題之一。在凝聚態物質中人們在多種系統中嘗試發現馬約拉納費米子，但是具有非常大的難度和挑戰性，也是國際科技界激烈競爭的戰略制高點之一。更神奇的是，當一個馬約拉納費米子被束縛在一「點」上時，變成兩個馬約拉納任意子，具有奇特的非阿貝爾統計，可以用來構造拓撲量子比特，應用於自容錯的量子計算機。
中國科學家團隊第一次在單一塊體超導材料中發現高純度的馬約拉納任意子，能在相對高的溫度下實現，不容易受到其他准粒子的干擾。同時，這也預示著在其它的多能帶高溫超導體裡也可能存在馬約拉納任意子，為馬約拉納物理的研究開闢新的方向。該成果具有高純度、高溫度且結構簡單，更容易實現對馬約拉納任意子的編織操縱，對構建穩定的、高容錯、可拓展的未來量子計算機的應用具有極其重要意義。
上述成果已在線發表於《科學》(《Science》)雜誌上，並獲得多位國際知名科學家的高度評價。「我相信它是第一個可信的證明塊體超導材料中擁有馬約拉納任意子的證據」，諾貝爾獎獲得者Anthony J.Legget評價說。斯坦福大學物理系教授張首晟認為，這項發現科學意義十分重大，大大推動了鐵基超導的研究與馬約拉納任意子的研究。馬約拉納任意子可用於拓撲量子計算機，能用量子平行的原理秒算許多數學難題，「這次理論與實驗緊密合作的科學發現是有重大而深遠的科學意義的」。
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