（文章來(lái)源：DeepTech）

美國(guó)麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家日前成功在一種常見(jiàn)金屬——“金”（沒(méi)錯(cuò)，就是金子的金）的表面，實(shí)際觀(guān)察到了馬約拉納粒子，證明了其存在。這為高 “容錯(cuò)” 型量子計(jì)算機(jī)研發(fā)開(kāi)啟了新的可能。這項(xiàng)研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

費(fèi)米粒子（Fermions）是物理學(xué)中的一種基本粒子，一切自旋（Spin）為 1/2 的粒子，比如電子、質(zhì)子和中子，其實(shí)在分類(lèi)上都是費(fèi)米粒子。費(fèi)米粒子的概念最早由英國(guó)物理學(xué)家保羅 · 狄拉克（Paul Dirac） 提出，認(rèn)為每個(gè)費(fèi)米粒子在宇宙中都存在著一個(gè)與之相對(duì)的反粒子。

后來(lái)到了 1937 年，意大利物理學(xué)家艾托爾 · 馬約拉納（Ettore Majorana）進(jìn)一步發(fā)展了該理論，認(rèn)為費(fèi)米粒子中有些粒子，也就是我們這里所說(shuō)的馬約拉納粒子，與其反粒子在各項(xiàng)性質(zhì)上其實(shí)是無(wú)法區(qū)分的。這后來(lái)在物理學(xué)界掀起了一股尋找馬約拉納粒子的熱潮，甚至一直持續(xù)到了現(xiàn)在。

此前已有理論認(rèn)為，中微子就是馬約拉納粒子的一種，但沒(méi)有實(shí)證。除此之外，也有理論提出，馬約拉納粒子或能在一些特殊條件下在固體中被觀(guān)察到。而麻省理工學(xué)院的這項(xiàng)研究給出了實(shí)證。

該研究通過(guò)設(shè)計(jì)并培養(yǎng)在超導(dǎo)材料 “釩” 上生長(zhǎng)的納米級(jí)金絲，在金絲上層表面檢測(cè)電導(dǎo)率確認(rèn)材料的超導(dǎo)區(qū)域，然后再觀(guān)察在這些金絲上所分布的，具有 “磁性”的微型硫化銪（Europium Sulfide，其磁性能提供產(chǎn)生馬約拉納粒子的磁場(chǎng)）“小島”，并最終成功在能譜中檢測(cè)到了代表著 “馬約拉納粒子存在” 的接近零的能量特征信號(hào)。

麻省理工學(xué)院物理系資深研究員 Jagadeesh Moodera 說(shuō)：“很久以來(lái)，我們都在想盡辦法想在實(shí)驗(yàn)中實(shí)際檢測(cè)到馬約拉納粒子的存在，而現(xiàn)在我們做到了，且證明了它們可被以一種穩(wěn)定的方式輕松拓展?！闭撐墓餐髡摺⒙槭±砉W(xué)院的 Patrick Lee 認(rèn)為，鑒于他們已經(jīng)成功發(fā)現(xiàn)，并在一定程度了探究了“馬約拉納粒子的可拓展性”，下一步的有關(guān)研究方向或是量子計(jì)算機(jī)中的量子比特開(kāi)發(fā)。

在量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，此前就曾有人提出過(guò) “將馬約拉納粒子當(dāng)做量子比特” 的想法，即一個(gè)量子比特由一對(duì)馬約拉納粒子構(gòu)成，計(jì)算中可能出現(xiàn)的 “噪聲” 只會(huì)影響兩個(gè)馬約拉納粒子中的一個(gè)，從而使另一個(gè)正常工作，讓量子計(jì)算機(jī)免受 “噪聲” 影響，持續(xù)計(jì)算。

然而，雖然人們以前一直致力于在半導(dǎo)體，或超導(dǎo)材料中尋找因材料超導(dǎo)而導(dǎo)致的粒子分裂所可能會(huì)產(chǎn)生的馬約拉納粒子，而且就在此次研究發(fā)表前，科學(xué)家們還很難將這種超導(dǎo)材料的大小按量子計(jì)算所需的比例在材料生長(zhǎng)過(guò)程中放大，以確實(shí)地觀(guān)察到馬約拉納粒子并對(duì)其加以利用。

Patrick Lee 在大概 10 年前帶一個(gè)研究生做項(xiàng)目的時(shí)候，萌生了 “或許我們也可以從常見(jiàn)類(lèi)金屬材料中試試看能不能找到馬約拉納粒子” 的想法，其背后的邏輯在于，金屬在與超導(dǎo)體相鄰時(shí)會(huì)變得超導(dǎo)，而在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們也經(jīng)常會(huì)將包括金在內(nèi)的各種金屬制成超導(dǎo)材料，而如果我們能將金制為超導(dǎo)材料，并檢測(cè)其表面（材料頂層）的原子狀態(tài)，金就有可能能被作為一個(gè) “干凈” 的、用以檢測(cè)馬約拉納粒子是否存在的精確原子系統(tǒng)。而根據(jù) Jagadeesh Moodera 此前在鐵磁絕緣子上研究，如果這種絕緣子被放在超導(dǎo)金的表面，研究人員就很有可能能在其中發(fā)現(xiàn)馬約拉納粒子存在的證據(jù)，而這也最終讓發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)的 Patrick Lee 和 Jagadeesh Moodera 走到了一起。

Jagadeesh Moodera 說(shuō)：“除了確實(shí)發(fā)現(xiàn)馬約拉納粒子的存在，另一個(gè)值得注意的點(diǎn)是，我們?cè)诖舜窝芯恐械牟牧现苽浞椒ㄝ^傳統(tǒng)的‘基于半導(dǎo)體生成量子位’的方法更為穩(wěn)定，材料本身只是一個(gè)將金放置在鐵磁體與超導(dǎo)體間的‘三明治’結(jié)構(gòu)，而這也使其在造價(jià)上具有相對(duì)來(lái)說(shuō)更可能被商業(yè)化的優(yōu)勢(shì)?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）