分享

中国科学家首次在超导块体材料体中发现马约拉纳任意子
中央广电总台国际在线  2018-08-17 17:05:00

  国际在线报道(记者 李琳):近期,由中国科学家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超导块体材料体中观察到了马约拉纳任意子。这项研究成果已在线发表在世界权威学术期刊--《科学》杂志上,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极其重要的意义。

  80多年前,意大利物理学家埃托雷•马约拉纳预言了一种特殊费米子的存在,也就是马约拉纳费米子,但目前尚未得到实验上的证实。近年来,理论研究表明在固体物质中也可能存在马约拉纳费米子,而更神奇的是,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,可以用来构造拓扑量子比特,应用于高容错的量子计算机。联合研究团队带头人--中科院物理研究所教授丁洪进一步解释说:“量子计算机由量子比特构成,量子比特有很多种方法,现在比较通用的方法是由超导线路去构建,但是这方法有个缺点,就是稳定性不好,在环境中容易出错。人们就发现量子计算机要做得好,做得通用,有一个途径,用高容错的拓扑量子比特(构成),拓扑量子比特现在认为很重要的一个途径就是用马约拉纳任意子(来构建)。”

  当前,科学家们也在固体物质中的多种系统尝试发现马约拉纳任意子,但是具有非常大的难度和挑战性,也是国际科技界激烈竞争的战略制高点之一。此前,也曾有国际研究团队宣称制造出了可以产生马约拉纳任意子的材料,但这些工艺都相对复杂,且只能在非常低的温度下工作。这次联合研究团队的带头人--中科院院士高鸿钧介绍,此次关于马约拉纳任意子探索的重大突破,是利用其研究组自主设计、集成研制的极低温-强磁场-扫描探针显微系统,对样品展开了系列探索。研究发现在超导块体材料体中存在马约拉纳任意子,而且成分纯度很高。通过进一步实验发现该马约拉纳任意子在相对更高的温度下都能稳定存在。

  高鸿钧说:“我们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,(而且)在相对高的温度下实现,不容易受到其他准粒子的干扰。(该成果)高纯度、高温度且结构简单,更容易实现对马约拉纳任意子的编织操纵,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有极其重要意义。(同时,)这也预示着在其它的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子,为马约拉纳物理的研究开辟新的方向。”

  中科院院长白春礼表示,在超导块体材料体中发现马约拉纳任意子的研究是面向国际科技前沿加强顶层设计,科学家联合攻关取得重大科学成果的范例,“当前国际科技前沿竞争日趋激烈,创新永远在路上,希望全院科学家充分发挥中科院基础研究和人才方面的优势,开拓创新,勇攀高峰,不断产出重大创新成果,来服务国家,造福人民。”

编辑:赵妍
标签:
在信息的海洋中为您导航陪您去周游世界