?近日，我国科学家观察到证明马约拉纳费米子存在的直接证据——自旋极化电流的现象，这是自1937年关于马约拉纳费米子预言后80年后，科学家首次直接观察到该粒子存在的有力证据。相关成果6月22日在线发表于《物理评论快报》。
今年年初，上海交大贾金锋研究组与浙江大学许祝安、张富春研究组，南京大学李绍春研究组及美国麻省理工学院傅亮等合作，率先观测到拓扑超导体涡旋中存在该粒子的重要证据。
贾金锋在实验室工作?
马约拉纳费米子作为一种基本粒子，和其他基本粒子有很大不同。我们知道，物理学最小的基本粒子分为两大类：费米子家族（如电子、质子）和玻色子家族（如光子、介子）。一般认为，每一种粒子都有其反粒子，如费米子与其反粒子就像一对长相一样但脾气相反的孪生子，一见面就“大打出手”，产生的能量会使其瞬间湮灭。
1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中或存在一类特殊费米子，该粒子与其反粒子长相、脾气完全相同，这种费米子被称为“马约拉纳费米子”。
据贾金锋介绍，他们发现的马约拉纳费米子并不是一个传统意义上的粒子，而是一种准粒子，但其同样符合马约拉纳的预言。准粒子是描述某种体系中大量粒子集体行为的一种方法，即把传统意义上某种粒子集体行为的某些表现，看作是一个粒子的行为。这样可以简化模型，便于正确表述某些具体物理现象背后的机理。
根据理论预言，在拓扑绝缘体上放置超导材料科研实现拓扑超导，但这一直事材料科学领域的难题。针对超导材料的覆盖使得马约拉纳费米子很难被探测到的问题，贾金锋团队另辟蹊径，把超导材料放在了拓扑绝缘体下面，直接把喜欢捉迷藏的马约拉纳费米子从“暗处”摆到了“明面”上，这为寻找其踪迹奠定了重要的材料基础。
观测马约拉纳费米子自旋极化电流现象是提供了一种用相互作用调控马约拉纳费米子存在的有效方法，也为观察神秘的马约拉纳费米子提供了一个直接测量的办法。
对此，科学家纷纷表示，该成果打开了一扇新的窗户，将为材料科学带来革命性进步。美国科学院院士、麻省理工学院教授Patrick Lee认为，该实验把最高水平的样品生长和扫描隧道显微镜测量结合在一起，在一个真空室中完成，是一项“旷世科学杰作”。
清华大学副校长薛其坤院士认为，该团队在国际上首先制备出拓扑绝缘体/超导体异质结是材料科学的一个突破，也使其“在这场竞赛中占据了战略制高点”。此次研究不仅首次证明了马约拉纳粒子模的存在，也使利用其进行拓扑量子计算成为可能。
另外，科学家预期，马约拉纳费米子的研究成果将为量子计算机的制造提供更好选择。与普通计算机通过二进制方式处理数据不同，量子计算机是一种基于量子物理机理处理数据的计算机。它对数据的处理速度惊人，如果把量子计算机比作飞机的话，那么普通计算机只能算是自行车。
马约拉纳费米子来了，我们距离量子计算机或许还有多远的路要走，但是，我们已经踏上了这条路。
注：所有文章均由中国数字科技馆合作单位或个人授权发布，转载请注明出处。
