新華社北京8月17日電（記者董瑞豐）中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團隊首次在超導(dǎo)塊體中觀察到了馬約拉納任意子，即馬約拉納零能模，對于未來構(gòu)建高度穩(wěn)定的量子計算機具有重要意義。該研究成果北京時間17日由國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。

量子計算機將帶來顛覆式突破，但傳統(tǒng)的量子比特很容易受到外界干擾而發(fā)生“退相干”（量子狀態(tài)間喪失相互干涉性質(zhì)），導(dǎo)致計算失敗。馬約拉納任意子可以用來構(gòu)造拓?fù)淞孔颖忍兀鉀Q困擾已久的“退相干”問題，未來有望構(gòu)建高穩(wěn)定、高容錯、可拓展的量子計算機。

中科院物理研究所高鴻鈞和丁洪領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團隊，利用極低溫-強磁場-掃描探針顯微系統(tǒng)取得這一發(fā)現(xiàn)。該成果具有高純度、高溫度且結(jié)構(gòu)簡單等特點，更容易實現(xiàn)對馬約拉納任意子的編織操縱。進一步實驗發(fā)現(xiàn)，該馬約拉納任意子在6 T以下磁場以及4 K以下溫度都能穩(wěn)定存在。

丁洪介紹，這是首次在單一塊體超導(dǎo)材料中發(fā)現(xiàn)高純度的馬約拉納任意子，能在相對高的溫度下實現(xiàn)，不容易受到其他準(zhǔn)粒子干擾。同時，這預(yù)示著在其他的多能帶高溫超導(dǎo)體里也可能存在馬約拉納任意子，為馬約拉納物理研究開辟新的方向。

斯坦福大學(xué)物理系教授張首晟表示，一年前其團隊發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費米子，或稱“天使粒子”，實驗體系是由常規(guī)超導(dǎo)體與量子反常拓?fù)浣^緣體構(gòu)成的混合器件，現(xiàn)象在超低溫的極端條件下才出現(xiàn)。此次研究的實驗體系，許多物理性質(zhì)優(yōu)于混合系統(tǒng)，且不需要極端的超低溫條件。這項發(fā)現(xiàn)將大大推動馬約拉納物理的研究。

1937年，理論物理學(xué)家馬約拉納預(yù)言了一種反粒子是其自身的基本粒子，被稱為馬約拉納費米子，相關(guān)研究一直是物理學(xué)最前沿的問題之一。近年來，理論研究表明在凝聚態(tài)物質(zhì)中也可能存在遵守馬約拉納性質(zhì)的準(zhǔn)粒子，這些準(zhǔn)粒子可看作宇宙中真實粒子在固體中的影子，對其研究為人們操控和利用這些獨特的物理性質(zhì)提供了巨大的可能性。