基礎物理與應用的「雙突破」
張首晟將發現的手性Majorana費米子稱為天使粒子，這一靈感來自於小說《天使與魔鬼》。在Dan Brown的這部小說中，正反粒子的碰撞會將所有質量以能量的形式釋放出，從而湮滅整個世界。
而天使粒子的發現，就好像發現了一個完美的世界，這裡只有天使，沒有魔鬼。
張首晟告訴鳳凰科技，天使粒子最重要的意義是改變了基礎物理，因為它改變了人們一直認知的正反對立的世界觀。
對於每一位物理學家來說，基礎物理的研究都是一段極為漫長的過程。一個重大的發現往往需要50年甚至100年的時間，有發現已經是幸運的。也有很多人，可能傾注畢生，最終也沒有所獲。
1927年第五次索爾維（Solvay）會議參與者（攝於比利時索爾維國際物理研究所）
任何科學的發現，都是站在巨人的肩膀上。張首晟表示，天使粒子的發現，也是建立在量子反常霍爾效應以及拓撲絕緣體的基礎上。
不僅如此，不同於其他基本科學從發現到技術應用往往需要多年時間，天使粒子已經可以看到其實際應用的前景。
量子世界本質上是並行的，一個量子粒子能夠同時穿過兩個狹縫。所以量子計算機能夠進行高度並行的量子計算，遠比經典計算機有效。
然而，一個量子比特的信息非常難以存儲，微弱的環境噪聲都能夠毀滅其量子特性。但Majorana費米子沒有反粒子，或者說相當於半個傳統粒子，便提供了一種絕妙的可能性：一個量子比特能夠存儲在兩個距離十分遙遠的Majorana費米子上。
如此一來，傳統的噪聲極其難以同時以同樣的方式影響這兩個Majorana費米子，進而毀滅所存儲的量子信息。相較於傳統的存儲方式，比如電子自旋，超導磁通和光子極化，這樣存儲在遠離的兩個Majorana費米子上的拓撲量子比特，本質上極其穩固。
也就是說，Majorana費米子能夠用於構造穩固的拓撲量子計算機，使得有效的量子計算成為可能。
張首晟表示，原先大家已經認為量子是最小的單位，而天使粒子使得一個量子單位可以拆為兩半，讓量子變得更穩定。
現在，這項科學已經可以開始應用。「谷歌和微軟已經提供了支持，未來，在國內也會開始進行應用。」張首晟說。
項目負責人張首晟——獲得諾獎只是時間問題
幾天前，張首晟回到北京為其恩師楊振寧慶祝95歲壽辰。
1963年出生的張首晟，17歲便前往德國柏林自由大學學習。他學的是理論物理專業，這也是楊振寧的專業。
但理論物理的就業面太窄，張首晟一度開始擔心自己的前途。但當他來到哥廷根大學附近的一塊墓地，看到裡面埋葬的一些物理學家都是用其生前發現的公式作為墓志銘，這深深震撼了張首晟。
自此，「用一個公式概括整個世界」成為張首晟的夢想，也讓他決定將畢生的精力都貢獻給物理學研究。
還有一個選擇對張首晟產生了深遠的影響。當年在柏林自由大學學習時，張首晟一直將大統一理論當成自己的學術目標。因為這是愛因斯坦努力一生的事業，也是楊振寧的領域。
1987年張首晟博士畢業時與楊振寧的合影
但是當他師從楊振寧時，楊振寧卻鼓勵張首晟去研究凝聚態物理。楊振寧認為他自己所處的領域要想有所突破已經很難，而凝聚態物理剛剛興起，發展很快。
最後，張首晟在楊振寧的指導下，開始在凝聚態領域工作。
張首晟2012年獲得狄拉克獎
接下來，1996年，年僅33歲的張首晟被評為史丹福大學終身教授。隨後，憑藉拓撲絕緣體和量子自旋霍爾效應兩項理論的發現，張首晟於2010年獲得歐洲物理獎；2012年獲得美國奧利弗巴克利獎和狄拉克獎；2014年獲得美國富蘭克林獎。
張首晟多年被湯森路透預測會得到諾貝爾獎，楊振寧則評價「他獲得諾貝爾獎只是時間問題」。不知道天使粒子的發現，是否能讓張首晟眾望所歸。