上海交大科研團隊捕獲馬約拉納費米子 造量子計算機的完美選擇之一

2020-11-22 觀察者網

此後，他們又很快與協同創新中心的另外一個成員單位浙江大學合作，進行理論計算等。在2016年初，研究團隊發現理論計算的結果完全支持實驗觀測到的結果。通過反覆對比實驗，發現只有馬約拉納費米子才能產生這種自旋極化電流的現象。至此，馬約拉納費米子的神秘面紗終於被揭開，賈金鋒表示，這是他們的實驗首次觀測到馬約拉納費米子的自旋相關性質, 同時也提供了一種用相互作用調控馬約拉納費米子存在的有效方法，還為觀察神秘的馬約拉納費米子提供了一個直接測量的辦法。

或在拓撲量子計算領域大展身手

找到馬約拉納費米子意味著什麼？意味著人類在量子物理學領域取得了一個重大突破，同時也意味著在固體中實現拓撲量子計算成為可能。這個發現或將引發新一輪電子技術的革命，使人類進入拓撲量子計算的時代。

與普通計算機通過二進位方式處理數據不同，量子計算機是一種基於量子物理機理處理數據的計算機。它對數據的處理速度驚人，如果把量子計算機比作飛機的話，那麼普通計算機只能算是自行車。使用普通計算機需要耗費巨大計算資源才能勉強處理的問題，在量子計算機看來是小菜一碟。

以天氣預報為例，由於現有技術的局限，現在人們對天氣的預測不可能達到每次都非常準確。如果使用量子計算機來計算天氣數據，不僅能瞬間運算海量數據，預測的準確性也會大大提高。當然，精確地預測天氣對於量子計算機來說還不算什麼，它能對海量已經合成的新材料，甚至還能對未合成的概念材料進行系統、精確、高效地計算，為材料科學領域帶來革命性的進步。而科學家們預期馬約拉納費米子就是製造量子計算機的完美選擇之一。

迄今為止，人類還沒有製造出真正意義上的量子計算機，其中一個很重要的原因是，目前用於量子計算的粒子的量子態並不穩定，電磁幹擾或物理幹擾可以輕鬆打亂它們本應進行的計算。而馬約拉納費米子的反粒子就是自己本身，它的狀態非常穩定。這些屬性或許使量子計算機的製造變成現實的一個關鍵，也意味著在固體中實現拓撲量子計算成為可能，這將可能引發新一輪電子技術革命，從而幫助人類敲開拓撲量子計算時代的大門。量子計算機和傳統計算機相比，不僅計算速度更快， 而且能耗更低。

上海交大賈金鋒教授在實驗室中

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