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2018-11-18 05:44 来源:第一新闻网

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科学家首次在超导块体材料中发现马约拉纳任意子

2018-11-18 16:28来源:中华儿女新闻网编辑:ZHQ作者:
于是,一种焦灼情绪就这样蔓延开来了,关于相亲角的挞伐之声再次响起。

中国科学院前沿科学与教育局局长、中国科学院院士高鸿钧发布科研成果

  中国科学院物理研究所/中国科学院大学高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳零能模,即为马约拉纳任意子。该项研究于北京时间2018-11-18在线发表在《科学》(《Science》)杂志上。

  量子计算机相较于传统计算机具有更快的运行速度与更大的计算量。然而,制约量子计算机发展的一个重要因素就是传统的量子比特特别容易受到外界环境的干扰而发生退相干,从而导致计算的失败;而基于马约拉纳的任意子的拓扑量子计算机对于环境的这种局部扰动有很强的抗干扰能力,自身带有高容错的秉性。因此,在材料中发现马约拉纳任意子对构建高度稳定的量子计算机具有重要意义。

  这次关于马约拉纳零能模探索的重大突破,中国科学院物理研究所/中国科学院大学高鸿钧研究组的博士生王东飞和范朋等与丁洪研究组的博士生孔令元等,利用高鸿钧研究组自主设计、集成研制的超高真空-极低温-强磁场-扫描隧道显微镜-分子束外延-低能电子衍射联合系统,对美国布鲁克海文国家实验室顾根大研究组提供的高质量FeTe0.55Se0.45样品展开了系列探索,并与美国麻省理工学院的傅亮进行了理论合作。研究发现,在该样品的磁涡旋中心“点”存在不随空间位置劈裂的零能束缚态,变温以及变磁场的数据最终确定位于磁涡旋中心的束缚态即为马约拉纳任意子,并且不与其它的准粒子态混合,马约拉纳成分纯度很高。进一步实验发现该马约拉纳任意子在6 T以下磁场以及4 K以下温度都能稳定存在。

中国科学院物理研究所研究员丁洪发布科研成果

  这是第一次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子,能在相对高的温度下实现,不容易受到其他准粒子的干扰。同时,这也预示着在其它的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子,为马约拉纳物理的研究开辟新的方向。该成果具有高纯度、高温度且结构简单,更容易实现对马约拉纳任意子的编织操纵,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有极其重要意义。

  对于该项研究,伊利诺伊大学厄巴纳·香槟分校教授,美国科学院院士Anthony James Leggett表示:“我认为你们的实验比许多以前的实验更清晰,我相信它是第一个可信的证明体超导体中拥有马约那纳粒子的证据;如果这个零能峰是马约那纳的前提是正确的话,这可能会使实现编织容易得多。虽然我不认为这种鉴定一定是独一无二的,但我认为你们结论是现有解释中‘最有可能’的说法是合理的”。

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