科學家首次在超導塊體中發現馬約拉納任意子

中國科學家領導的一支研究團隊首次在超導塊體中觀察到了馬約拉納任意子，即馬約拉納零能模，對于未來構建高度穩定的量子計算機具有重要意義。該研究成果北京時間17日由國際頂級學術期刊。

量子計算機將帶來顛覆式突破，但傳統的量子比特很容易受到外界干擾而發生“退相干”（量子狀態間喪失相互干涉性質），導致計算失敗。馬約拉納任意子可以用來構造拓撲量子比特，解決困擾已久的“退相干”問題，未來有望構建高穩定、高容錯、可拓展的量子計算機。

中科院物理研究所高鴻鈞和丁洪領導的聯合研究團隊，利用極低溫-強磁場-掃描探針顯微系統取得這一發現。該成果具有高純度、高溫度且結構簡單等特點，更容易實現對馬約拉納任意子的編織操縱。進一步實驗發現，該馬約拉納任意子在6 T以下磁場以及4 K以下溫度都能穩定存在。

丁洪介紹，這是首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，不容易受到其他準粒子干擾。同時，這預示著在其他的多能帶高溫超導體里也可能存在馬約拉納任意子，為馬約拉納物理研究開辟新的方向。

斯坦福大學物理系教授張首晟表示，一年前其團隊發現的手性馬約拉納費米子，或稱“天使粒子”，實驗體系是由常規超導體與量子反常拓撲絕緣體構成的混合器件，現象在超低溫的極端條件下才出現。此次研究的實驗體系，許多物理性質優于混合系統，且不需要極端的超低溫條件。這項發現將大大推動馬約拉納物理的研究。