華裔科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“天使粒子” 有助建穩(wěn)定量子計算機

參考消息網(wǎng)7月23日報道 西媒稱,1928年英國物理學(xué)家保羅·狄拉克做出了一個非凡的預(yù)言:宇宙中每一個基本粒子都擁有一個“反粒子”。這些反粒子是基本粒子的孿生兄弟,但卻帶著相反電荷。數(shù)年后,人們發(fā)現(xiàn)了第一個反物質(zhì)的反粒子——正電子,于是反物質(zhì)很快成為了基本共識。
據(jù)西班牙《阿貝賽報》網(wǎng)站7月21日報道,然而在1937年,另一位偉大的物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納將該情形進(jìn)行了新一輪的扭轉(zhuǎn)。他預(yù)言,在我們所熟知的費米子(包括質(zhì)子、中子、電子、中微子和夸克粒子)中,存在著一些粒子,其反粒子就是其本身。
80年后的今天,在用特殊材料進(jìn)行一系列實驗后,一個物理學(xué)家團(tuán)隊終于發(fā)現(xiàn)了“馬約拉納費米子”真實存在的第一個證據(jù)。該實驗與斯坦福大學(xué)科學(xué)家合作,在加利福尼亞大學(xué)實驗室進(jìn)行。該實驗按照主要研究員張首晟制定的計劃一步一步進(jìn)行,得出的實驗結(jié)果于7月20日刊登在美國《科學(xué)》雜志上。
斯坦福大學(xué)物理學(xué)教授張首晟說:“我們的團(tuán)隊準(zhǔn)確預(yù)測了在何處可以找到馬約拉納費米子,以及應(yīng)當(dāng)尋找什么來作為證據(jù)。這一重大發(fā)現(xiàn)結(jié)束了基本物理學(xué)最艱辛的探索,一個已經(jīng)持續(xù)了80年的探索?!?/p>
對于張首晟來說,盡管著名的費米子似乎只是一個理論性高于實踐性的物質(zhì),但他們的發(fā)現(xiàn)將會對未來建造更加穩(wěn)定的量子計算機產(chǎn)生重要的意義。
由于只沿一維路徑移動并且方向固定,因此研究人員發(fā)現(xiàn)的馬約拉納費米子,其具體種類是“手性馬約拉納費米子”。
張首晟所在的實驗室主任湯姆·德弗羅說:“這項研究標(biāo)志著該領(lǐng)域的里程碑?!?/p>
該實驗中,研究人員在一個低溫真空室中堆疊了兩種量子材料(一個超導(dǎo)體和一個磁性拓?fù)浣^緣體)的薄膜,然后利用薄膜傳導(dǎo)電流。上層薄膜是一個超導(dǎo)體,底層是一個拓?fù)浣^緣體——電流只通過其表面或邊緣傳導(dǎo),并不會通過其內(nèi)部。合并兩層薄膜,物理學(xué)家們獲得了超導(dǎo)-拓?fù)浣^緣體,電子在這里沿著材料表面的兩個軸無阻礙運動,如同高速公路上的汽車一樣。
目前,張首晟提議將發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費米子命名為“天使粒子”。張首晟提到,在馬約拉納費米子的量子世界中只有天使,沒有魔鬼。










