人民網(wǎng)北京6月9日電 （記者趙竹青）記者從中國科學(xué)院獲悉，我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了大面積、高度有序和可調(diào)控的馬約拉納零能模格點(diǎn)陣列，向拓?fù)淞孔佑?jì)算的實(shí)現(xiàn)邁出了重要一步。該研究成果6月8日在《自然》雜志上發(fā)表。

據(jù)了解，馬約拉納費(fèi)米子是一種神奇的基本粒子，它的反粒子是它自身。理論物理學(xué)家預(yù)言，在固體材料中可能會出現(xiàn)與馬約拉納費(fèi)米子類似的粒子，稱為“馬約拉納準(zhǔn)粒子”，或是“馬約拉納零能?！?。由于其統(tǒng)計(jì)規(guī)律表現(xiàn)為一種獨(dú)特的“非阿貝爾統(tǒng)計(jì)規(guī)律”，因此這種準(zhǔn)粒子的編織操作被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)容錯拓?fù)淞孔佑?jì)算的重要途徑。

量子計(jì)算機(jī)在處理復(fù)雜問題時有著巨大的優(yōu)越性，是當(dāng)前全球研究熱點(diǎn)之一。量子計(jì)算的主要挑戰(zhàn)在于量子態(tài)很容易受環(huán)境的干擾，產(chǎn)生退相干現(xiàn)象，使得計(jì)算過程中會不斷地產(chǎn)生錯誤。而由馬約拉納零能模組成的非局域拓?fù)淞孔颖忍乜梢詮脑砩辖鉀Q量子計(jì)算無法避免的量子退相干問題，引起了研究人員的廣泛關(guān)注。

2018年，中國科學(xué)院物理研究所高鴻鈞研究團(tuán)隊(duì)與丁洪研究團(tuán)隊(duì)合作，首次在鐵基超導(dǎo)材料鐵碲硒中觀測到馬約拉納零能模。隨后，他們對鐵基超導(dǎo)體中的馬約拉納零能模進(jìn)一步研究，給出了樣品表面馬約拉納零能模存在的微觀物理機(jī)制，澄清了馬約拉納零能模的拓?fù)浔举|(zhì)。

2020年，他們進(jìn)一步給出了鐵基超導(dǎo)體中存在馬約拉納零能模的關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)證據(jù)。與此同時，他們還在鐵磷基超導(dǎo)體單晶表面的磁通渦旋中以及鐵基超導(dǎo)體單晶表面的單個鐵原子上觀測到了馬約拉納零能模，極大地擴(kuò)展了馬約拉納零能模載體平臺。

然而，這些鐵基超導(dǎo)材料體系還是存在著材料組分不均一、磁通渦旋陣列無序且不可控以及馬約拉納零能模占比低等問題，阻礙了其進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

“如何突破當(dāng)前研究瓶頸，獲得大面積、高度有序且可調(diào)控的馬約拉納零能模陣列，向拓?fù)淞孔佑?jì)算更進(jìn)一步，是當(dāng)前鐵基超導(dǎo)馬約拉納領(lǐng)域亟待解決的問題之一?！备啉欌x表示。

最近，高鴻鈞研究組與靳常青研究組、美國波士頓學(xué)院的汪自強(qiáng)合作，對鐵基超導(dǎo)體鋰鐵砷進(jìn)行了細(xì)致而深入的研究。他們利用多年積累的強(qiáng)大的掃描隧道顯微鏡研究平臺和豐富的研究經(jīng)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力可以誘導(dǎo)出大面積、高度有序和可調(diào)控的馬約拉納零能模陣列。

高鴻鈞表示，這項(xiàng)研究首次實(shí)現(xiàn)了大面積、高度有序和可調(diào)控的馬約拉納零能模陣列，并觀測到了調(diào)控引起的馬約拉納零能模相互作用，為下一步實(shí)現(xiàn)馬約拉納零能模的編織以及拓?fù)淞孔佑?jì)算奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。