中国科研团队首次在超导块体中发现马约拉纳任意子,冲击国际科技界战略制高点 2018-08-19来源 : 信息快讯网
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中国科研团队首次在超导块体中发现马约拉纳任意子,冲击国际科技界战略制高点 -信息快讯网

中科院物理研究所高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队合影。(中科院供图)

近期,中科院物理研究所高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队利用“极低温—强磁场—扫描探针显微系统”首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳任意子。该成果对于构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有重要意义。该项研究已于北京时间8月17日凌晨在线发表在《科学》(《Science》)杂志上。

1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言了马约拉纳费米子这一神奇粒子的存在,自此科学界就未停止过对它的搜寻。当一个马约拉纳费米子被束缚在一“点”上时,变成两个马约拉纳任意子,可用来构造拓扑量子比特,应用于自容错的量子计算机。这也使得马约拉纳任意子的发现成为国际科技界激烈竞争的战略制高点之一。

为了捕捉这条神秘之鱼,各国科学家使出了浑身解数。除了升级“抓捕装备”,他们开始考虑“换个鱼塘”。这个“鱼塘”就是与真实宇宙相对的“固体宇宙”,在这里,科学家可以利用合适的温度、压力和磁场创造出想要寻找的粒子。

如今,中国科学家就在成千上万个鱼塘中瞄准了一个——新型铁基超导体,通过材料的设计,他们在此发现了马约拉纳任意子。虽然此前也有科学团队宣称找到了马约拉纳任意子的证据,但其体系构造工艺复杂,且需要极低温条件。“我们这次是第一次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子,它纯度高、温度高且结构简单,更容易实现对马约拉纳任意子的编织操控。”高鸿钧介绍道。

马约拉纳任意子的发现更有助于打破量子计算机发展的一大制约。据丁洪介绍,传统量子比特的易受干扰是当前制约量子计算机发展的一大瓶颈。而基于马约拉纳任意子的拓扑量子计算机,由于固体材料的特殊拓扑性质,两个准粒子被“囚禁”在材料两端,如此组成的拓扑量子比特便可免于局域环境的干扰。这将助力人类开发出稳定的、高容错、可拓展的拓扑量子计算机。


作者:本报驻京见习记者 彭丹
编辑:周辰

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