交大「捕獲」馬約拉納費米子 或敲開拓撲量子計算大門

上海交通大學賈金鋒教授

東方網記者劉軼琳6月22日報道：近日，上海交通大學科研團隊在實驗室里成功捕捉到了一種物理學家尋找多年的神秘粒子——馬約拉納費米子。這種粒子既是困擾物理學界80多年的正反粒子同體的特殊費米子，也是未來製造量子計算機的可能候選對象。

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。

據介紹，迄今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，電磁干擾或物理干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，從而幫助人類敲開拓撲量子計算時代的大門。

另據了解，美國東部時間6月21日（北京時間6月22日），國際頂級物理學刊物《物理評論快報》（Physical Review Letters）在線發表了上海交通大學賈金鋒教授及其合作者有關找到馬約拉納費米子的論文。

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