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中國科學院當天在北京舉行專題新聞發布會稱，中國科學院物理研究所/中國科學院大學高鴻鈞院士和丁洪研究員領導的聯合研究團隊，利用極低溫-強磁場-掃描探針顯微系統首次在超導塊體中觀察到了馬約拉納零能模，即為馬約拉納任意子。該馬約拉納零能模純凈度高，能在相對更高的溫度下得以實現，且材料體系簡單。

據介紹，中國聯合研究團隊利用高鴻鈞研究組自主設計、集成研制的超高真空-極低溫-強磁場-掃描隧道顯微鏡-分子束外延-低能電子衍射聯合系統，對美國布魯克海文國家實驗室顧根大研究組提供的高質量超導塊樣品展開了系列探索，并與美國麻省理工學院的傅亮進行了理論合作。研究發現，在該樣品的磁通渦旋中心“點”存在不隨空間位置劈裂的零能束縛態，變溫以及變磁場的數據最終確定位于磁通渦旋中心的束縛態即為馬約拉納任意子，并且不與其他的準粒子態混合，馬約拉納成分純度很高。進一步實驗發現該馬約拉納任意子在6T(特斯拉)以下磁場以及4K(零下269.15攝氏度)以下溫度都能穩定存在。

這是第一次在單一塊體超導材料中發現高純度的馬約拉納任意子，能在相對高的溫度下實現，不容易受到其他準粒子的干擾。同時，這也預示著在其他的多能帶高溫超導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了新的方向。因此，該成果具有高純度、高溫度且結構簡單的特點，更容易實現對馬約拉納任意子的編織操縱，對構建穩定的、高容錯、可拓展的未來量子計算機的應用具有極其重要意義。

對于首次在超導塊體中發現馬約拉納任意子的研究成果，國際同行也給予高度評價。諾貝爾物理學獎得主、美國科學院院士安東尼·萊格特(Anthony James Legget)認為，這次的實驗比許多以前的實驗更清晰，相信它是第一個可信的證明超導體中擁有馬約那納粒子的證據。斯坦福大學講習教授、美國科學院院士張首晟說，這項發現科學意義十分重大，大大推動了鐵基超導的研究與馬約拉納費米子的研究。麻省理工學院講習教授、美國科學院院士文小剛表示，這是一個重要的發現，使鐵基超導材料有可能應用于構建對環境干擾免疫的拓撲量子計算機。

1937年，意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納(Ettore Majorana)預言了自旋為1/2的中性費米子，其反粒子是它本身，并認為是一種基本粒子。之后人們把這種神奇的粒子稱為馬約拉納費米子，并猜測構成物質世界的基本粒子中的中微子有可能是馬約拉納費米子，但目前尚未得到實驗上的證實。近年來，理論研究表明在凝聚態物質中也可能存在遵守馬約拉納性質的準粒子，被稱為“固體宇宙”中的馬約拉納費米子。更神奇的是，當一個馬約拉納費米子被束縛在一“點”上時，變成兩個馬約拉納任意子，具有奇特的非阿貝爾統計，可以用來構造拓撲量子比特，應用于自容錯的量子計算機。

文章來源：中國新聞網

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