華裔科學家發現"天使粒子" 有助於建造更穩定量子計算機

 1928年英國物理學家保羅•狄拉克做出了一個非凡的預言：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，但卻帶着相反電荷。數年後，人們發現了第一個反物質的反粒子——正電子，於是反物質很快成為了基本共識。

據西班牙《阿貝賽報》網站7月21日報道，然而在1937年，另一位偉大的物理學家埃托雷•馬約拉納將該情形進行了新一輪的扭轉。他預言，在我們所熟知的費米子（包括質子、中子、電子、中微子和夸克粒子）中，存在着一些粒子，其反粒子就是其本身。

80年後的今天，在用特殊材料進行一系列實驗後，一個物理學家團隊終於發現了“馬約拉納費米子”真實存在的第一個證據。該實驗與斯坦福大學科學家合作，在加利福尼亞大學實驗室進行。該實驗按照主要研究員張首晟制定的計劃一步一步進行，得出的實驗結果於7月20日刊登在美國《科學》雜誌上。

斯坦福大學物理學教授張首晟說：“我們的團隊準確預測了在何處可以找到馬約拉納費米子，以及應當尋找什麼來作為證據。這一重大發現結束了基本物理學最艱辛的探索，一個已經持續了80年的探索。”

對於張首晟來說，儘管著名的費米子似乎只是一個理論性高於實踐性的物質，但他們的發現將會對未來建造更加穩定的量子計算機產生重要的意義。

由於只沿一維路徑移動並且方向固定，因此研究人員發現的馬約拉納費米子，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：“這項研究標誌着該領域的里程碑。”

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（一個超導體和一個磁性拓撲絕緣體）的薄膜，然後利用薄膜傳導電流。上層薄膜是一個超導體，底層是一個拓撲絕緣體——電流只通過其表面或邊緣傳導，並不會通過其內部。合併兩層薄膜，物理學家們獲得了超導-拓撲絕緣體，電子在這裡沿着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，張首晟提議將發現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。