改變基礎物理 有助建更穩定量子計算機

World Journal (New York) - - 話題 - 要聞組/綜合21日電

華人科學家首次發現了「天使粒子」—馬約拉納費米子存在的證據,不僅改變了世界基礎物理、破解了困擾物理學界80年的難題,未來還有可能幫助建造更穩定的量子計算機。領銜這項研究的物理學家張首晟認為,天使粒子的發現,得益於先前對量子反常霍爾效應的探索,也是理論和實驗結合的成果。人民網報導,張首晟最初按常理做了一項推斷:既然馬約拉納費米子只有粒子、沒有反粒子,那麼它就相當於傳統粒子的一半。他很快意識到,「一半」的概念就是解決問題的關鍵。

早在2008年,張首晟就預言了量子反常霍爾效應,2013年被清華大學物理系和中科院物理研究所聯合組成的實驗團隊證實。在實驗中,隨著調節外磁場,量子世界裡 的電阻是量子化的,它只能整數倍地跳台階。這給了張首晟一個靈感:馬約拉納費米子是通常粒子的一半,既然通常的粒子按整數跳,馬約拉納費米子或許就是按半整數跳—它一定會呈現出一個奇特的、「1/2的台階」。由此,他預言手性馬約拉納費米子存在於一種由量子反常霍爾效應薄膜和普通超導體薄膜組成的混合器件中。張首晟團隊提出的搜尋馬約拉納費米子的實驗平台:由量子反常霍爾效應薄膜和普通超導體薄膜組成的混合器件。在後續的實驗驗證中,王康隆等實驗團隊切實看到了「1/2的台階」。何慶林、王康隆實驗團隊和夏晶實驗團隊在與張首晟理論團隊合作下所測量到的與理論預測符合的半量子電導平台,為馬約拉納費米子的發現提供了直接而有力的實驗證據。

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