圖說：2016年12月17日，張首晟教授在第二屆「復旦科技創新論壇」上作報告。來源：復旦大學
復旦大學傳出消息，該校校友張首晟團隊的一項重大成果昨天在美國《科學》雜誌上發表：在整個物理學界歷經80年的探索之後，他們終於發現了手性馬約拉納費米子的存在。這一發現驗證了由義大利理論物理學家埃託雷·馬約拉納在80年前提出的預測——存在一類沒有反粒子的粒子，同時也證明了存在一種比量子還小的單位。
圖說：狄拉克和刻在他墓碑上的方程。來源：復旦大學
1928年，英國理論物理學家保羅·狄拉克提出了著名的狄拉克方程式，這一發現從理念上預言了正電子的存在，狄拉克提出：宇宙中每一個基本粒子必然有相對應的反粒子。1932年，美國物理學家安德森在研究宇宙射線時，無意間發現了狄拉克預言的正電子。從此以後，宇宙中有粒子必有其反粒子被認為是永恆不變的真理。目前，正電子已被廣泛應用到人類生活中，醫學影像技術PET(正電子發射斷層掃描) 就是其中之一。張首晟說：「根據以往的認知，我們似乎生活在一個充滿正反對立的世界。比如有正數必有負數，有陰必有陽，有天使必有惡魔。」但在80年前，埃託雷·馬約拉納做出了一個大膽猜測：會不會有一類沒有反粒子的粒子，或者說它們自身就是自己的反粒子。這個粒子被後來的物理學界稱之為馬約拉納費米子，並和希格斯波色子、引力子、磁單極、暗物質等，一起被視為人類最為夢寐以求的神秘粒子。從那時起，尋找這一神奇粒子也就成了世界上不少物理學家孜孜以求的崇高使命。
近年來，張首晟與其團隊連續發表了三篇論文，精準預言了在哪裡能夠找到馬約拉納費米子，繼而指出哪些實驗信號能夠作為鐵證如山的證據。他將這一新發現稱為「天使粒子」。對基礎物理界來說，這或將開啟一個新的時代。他們預言，手性馬約拉納費米子存在於一種由量子反常霍爾效應薄膜和普通超導體薄膜組成的混合器件中。當把普通超導體置於反常量子霍爾效應薄膜之上時，臨近效應使之能夠實現手性馬約拉納費米子。
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。但馬約拉納費米子沒有反粒子，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馬約拉納費米子上。也就是說，馬約拉納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1963年生於上海，1978年他初中還沒畢業就趕上恢復高考。當年，父親送給他一套數理化自學叢書，讀了一個暑假就考上了，從而贏得了「天才神童」稱號。16歲時，他被選中派去德國柏林大學公費留學。以後，他又到美國轉投楊振寧門下攻讀物理學博士，32歲時被聘為史丹福大學正教授，成為該校最年輕的終身教授之一。2013年張首晟入選中國科學院外籍院士，2015年入選美國科學院院士。