马约拉纳费米子来了,量子计算机还会远吗? 马约拉纳费米子和量子通信有关系吗
\u9a6c\u7ea6\u62c9\u7eb3\u8d39\u7c73\u5b50\u662f\u6bd4\u4ec0\u4e48\u8fd8\u5c0f\u7684\u5355\u4f4d\u5929\u4f7f\u7c92\u5b50\u7684\u53d1\u73b0\u610f\u5473\u7740\u91cf\u5b50\u8ba1\u7b97\u5df2\u6210\u4e3a\u53ef\u80fd\u3002
\u91cf\u5b50\u4e16\u754c\u672c\u8d28\u4e0a\u662f\u5e73\u884c\u7684\uff0c\u4e00\u4e2a\u91cf\u5b50\u7c92\u5b50\u80fd\u591f\u540c\u65f6\u7a7f\u8fc7\u4e24\u4e2a\u72ed\u7f1d\u3002\u91cf\u5b50\u8ba1\u7b97\u673a\u80fd\u591f\u8fdb\u884c\u9ad8\u5ea6\u5e76\u884c\u7684\u8ba1\u7b97\uff0c\u8fdc\u6bd4\u7ecf\u5178\u8ba1\u7b97\u673a\u6709\u6548\u3002
\u5929\u4f7f\u7c92\u5b50\u4e00\u822c\u6307\u9a6c\u7ea6\u62c9\u7eb3\u8d39\u7c73\u5b50\u3002
\u9a6c\u7ea6\u62c9\u7eb3\u8d39\u7c73\u5b50\uff08\u82f1\u8bed\uff1aMajorana fermion\uff09\u662f\u4e00\u79cd\u8d39\u7c73\u5b50\uff0c\u5b83\u7684\u53cd\u7c92\u5b50\u5c31\u662f\u5b83\u672c\u8eab\u3002\u4e0e\u6b64\u76f8\u53cd\uff0c\u72c4\u62c9\u514b\u8d39\u7c73\u5b50\uff08Dirac fermion\uff09\u5219\u662f\u6307\u53cd\u7c92\u5b50\u4e0e\u81ea\u8eab\u4e0d\u540c\u7684\u8d39\u7c73\u5b50\u3002
\u9996\u5148\u5f3a\u8c03\u4e24\u70b9\uff1a\u79d1\u5b66\u5bb6\uff1a\u6307\u7269\u7406\u3001\u5316\u5b66\u3001\u751f\u7269\u3001\u6570\u5b66\u3001\u8ba1\u7b97\u673a\u7b49\u6240\u6709\u79d1\u5b66\u65b9\u9762\u7684\u7814\u7a76\u8005\u5f85\u9047\uff1a\u6307\u91d1\u94b1\u7269\u8d28\u6536\u83b7\u3001\u540d\u58f0\u6216\u5173\u6ce8\u5ea6\u7b49\u7b49\u5404\u65b9\u9762\u63a8\u52a8\u4eba\u7c7b\u7684\u8fdb\u6b65\u662f\u79d1\u5b66\u5bb6\uff0c\u4ed6\u4eec\u751a\u81f3\u82b1\u4e86\u4e00\u8f88\u5b50\u5fc3\u8840\u5728\u4e3a\u4eba\u7c7b\u7684\u8fdb\u6b65\u505a\u7a81\u7834\u3001\u7814\u7a76\uff0c\u5e76\u4e14\u8d21\u732e\u5de8\u5927\u3002\u800c\u660e\u661f\u5f88\u591a\u662f\u9760\u5929\u8d4b\u3001\u5404\u79cd\u6697\u5730\u91cc\u89c1\u4e0d\u5f97\u4eba\u7684\u6f5c\u89c4\u5219\uff08\u4e0d\u5168\u662f\uff0c\u4e5f\u6709\u6709\u771f\u6b63\u5b9e\u529b\u7684\uff09\u2026\u2026\uff0c\u867d\u7136\u4ed6\u4eec\u7ed9\u4eba\u4eec\u5e26\u6765\u4e86\u8bb8\u591a\u4e50\u8da3\uff0c\u4f46\u4ed8\u51fa\u548c\u8d21\u732e\u90fd\u8fdc\u8fdc\u4f4e\u4e8e\u79d1\u5b66\u5bb6\uff0c\u4e3a\u4ec0\u4e48\u4ed6\u4eec\u5f85\u9047\u76f8\u5dee\u5982\u6b64\u5de8\u5927\uff0c\u6211\u89c9\u5f97\u5f88\u4e0d\u516c\u5e73\u3002\u5e76\u4e14\u56fd\u5bb6\u4e3a\u4ec0\u4e48\u4e0d\u91cd\u89c6\u8fd9\u4e2a\u95ee\u9898\uff1f\u5982\u679c\u56fd\u5bb6\u91cd\u89c6\u8fd9\u4e2a\u95ee\u9898\uff0c\u6211\u60f3\u4e2d\u56fd\u7684\u79d1\u5b66\u6280\u672f\u80af\u5b9a\u4f1a\u66f4\u5927\u5e45\u5ea6\u7684\u8fdb\u6b65\uff01
?近日,我国科学家观察到证明马约拉纳费米子存在的直接证据——自旋极化电流的现象,这是自1937年关于马约拉纳费米子预言后80年后,科学家首次直接观察到该粒子存在的有力证据。相关成果6月22日在线发表于《物理评论快报》。
今年年初,上海交大贾金锋研究组与浙江大学许祝安、张富春研究组,南京大学李绍春研究组及美国麻省理工学院傅亮等合作,率先观测到拓扑超导体涡旋中存在该粒子的重要证据。
贾金锋在实验室工作?
马约拉纳费米子作为一种基本粒子,和其他基本粒子有很大不同。我们知道,物理学最小的基本粒子分为两大类:费米子家族(如电子、质子)和玻色子家族(如光子、介子)。一般认为,每一种粒子都有其反粒子,如费米子与其反粒子就像一对长相一样但脾气相反的孪生子,一见面就“大打出手”,产生的能量会使其瞬间湮灭。
1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言,自然界中或存在一类特殊费米子,该粒子与其反粒子长相、脾气完全相同,这种费米子被称为“马约拉纳费米子”。
据贾金锋介绍,他们发现的马约拉纳费米子并不是一个传统意义上的粒子,而是一种准粒子,但其同样符合马约拉纳的预言。准粒子是描述某种体系中大量粒子集体行为的一种方法,即把传统意义上某种粒子集体行为的某些表现,看作是一个粒子的行为。这样可以简化模型,便于正确表述某些具体物理现象背后的机理。
根据理论预言,在拓扑绝缘体上放置超导材料科研实现拓扑超导,但这一直事材料科学领域的难题。针对超导材料的覆盖使得马约拉纳费米子很难被探测到的问题,贾金锋团队另辟蹊径,把超导材料放在了拓扑绝缘体下面,直接把喜欢捉迷藏的马约拉纳费米子从“暗处”摆到了“明面”上,这为寻找其踪迹奠定了重要的材料基础。
观测马约拉纳费米子自旋极化电流现象是提供了一种用相互作用调控马约拉纳费米子存在的有效方法,也为观察神秘的马约拉纳费米子提供了一个直接测量的办法。
对此,科学家纷纷表示,该成果打开了一扇新的窗户,将为材料科学带来革命性进步。美国科学院院士、麻省理工学院教授Patrick Lee认为,该实验把最高水平的样品生长和扫描隧道显微镜测量结合在一起,在一个真空室中完成,是一项“旷世科学杰作”。
清华大学副校长薛其坤院士认为,该团队在国际上首先制备出拓扑绝缘体/超导体异质结是材料科学的一个突破,也使其“在这场竞赛中占据了战略制高点”。此次研究不仅首次证明了马约拉纳粒子模的存在,也使利用其进行拓扑量子计算成为可能。
另外,科学家预期,马约拉纳费米子的研究成果将为量子计算机的制造提供更好选择。与普通计算机通过二进制方式处理数据不同,量子计算机是一种基于量子物理机理处理数据的计算机。它对数据的处理速度惊人,如果把量子计算机比作飞机的话,那么普通计算机只能算是自行车。
马约拉纳费米子来了,我们距离量子计算机或许还有多远的路要走,但是,我们已经踏上了这条路。
注:所有文章均由中国数字科技馆合作单位或个人授权发布,转载请注明出处。
绛旓細鍙﹀锛岀瀛﹀棰勬湡锛岄┈绾︽媺绾宠垂绫冲瓙鐨勭爺绌舵垚鏋滃皢涓洪噺瀛愯绠楁満鐨勫埗閫犳彁渚涙洿濂介夋嫨銆備笌鏅氳绠楁満閫氳繃浜岃繘鍒舵柟寮忓鐞嗘暟鎹笉鍚锛岄噺瀛愯绠楁満鏄竴绉嶅熀浜庨噺瀛愮墿鐞嗘満鐞嗗鐞嗘暟鎹殑璁$畻鏈恒傚畠瀵规暟鎹殑澶勭悊閫熷害鎯婁汉锛屽鏋滄妸閲忓瓙璁$畻鏈烘瘮浣滈鏈虹殑璇濓紝閭d箞鏅氳绠楁満鍙兘绠楁槸鑷杞︺椹害鎷夌撼璐圭背瀛愭潵浜嗭紝鎴戜滑璺濈閲忓瓙璁$畻鏈烘垨璁...
绛旓細椹害鎷夌撼绮掑瓙鐞嗚涓婃槸瀹冧滑鑷繁鐨勫弽绮掑瓙,鎰忓ぇ鍒╃墿鐞嗗瀹跺焹鎵橀浄路椹害鎷夌撼(Ettore Majorana)鍦1937骞村氨棰勬祴鍒颁簡杩欎竴鐐广傝绠楁満宸ㄥご寰蒋鍏徃甯屾湜鍒╃敤椹害鎷夌撼绮掑瓙鏉ュ缓閫犱竴鍙板彲闈犵殑閲忓瓙璁$畻鏈:杩欎簺绮掑瓙鍙互鍒堕犲嚭寮傚父绋冲畾鐨勯噺瀛愭瘮鐗广傚洿缁曞畠浠殑绉戝鍏村涓嶄簹浜庡紩鍔涙尝鍜屽笇鏍兼柉鐜昏壊瀛愩 鍦ㄥ疄楠屼笂,鐮旂┒浜哄憳瀵归┈绾︽媺绾冲矝鏄惁宸茬粡琚帰...
绛旓細3鏈29鏃ワ紝寰蒋鐮旂┒浜哄憳瀹e竷鍏堕噺瀛愯绠楀彇寰楅噸澶х獊鐮达紝浠栦滑鍙戠幇澶╀娇绮掑瓙鈥斺椹害鎷夌撼璐圭背瀛瀛樺湪鐨勬湁鍔涜瘉鎹細鍦ㄧ壒娈婂埗澶囩殑瀵肩嚎涓紝灏嗙數瀛愬垎涓轰袱鍗娿傚鏋滃井杞笇鏈涘缓閫犱竴鍙拌兘宸ヤ綔鐨閲忓瓙璁$畻鏈锛岃繖灏嗘槸鑷冲叧閲嶈鐨勩傛棩鍓嶏紝璋锋瓕鎺ㄥ嚭72涓噺瀛愭瘮鐗圭殑閫氱敤閲忓瓙璁$畻鏈築ristlecone鏃讹紝瀹gО宸叉嫢鏈夆滈噺瀛愰湼鏉冣濓紱鍚屾棩锛岀櫨搴﹀...
绛旓細鈥滈氬父鎯呭喌涓锛岄噺瀛姣旂壒鍙兘鏀惧湪涓涓紶缁熺矑瀛愬唴鍌ㄥ瓨锛屽鏄撹骞叉壈銆備絾濡備粖锛屽ぉ浣跨矑瀛愮殑鍙戠幇鎻愪緵浜嗕竴绉嶇粷濡欑殑鍙兘鎬э細涓涓噺瀛愭瘮鐗硅兘澶熻鎷嗘垚涓ゅ崐锛屽瓨鍌ㄥ湪涓や釜璺濈鍗佸垎閬ヨ繙鐨椹害鎷夐偅璐圭背瀛涓娿傗濆紶棣栨櫉璇达紝濡傛涓鏉ワ紝浼犵粺鐨勫櫔澹板緢闅惧悓鏃朵互鍚屾牱鐨勬柟寮忓奖鍝嶈繖涓や釜椹害鎷夐偅璐圭背瀛愩佽繘鑰屾瘉鐏墍瀛樺偍鐨勯噺瀛愪俊鎭
绛旓細鍙戠幇椹害鎷夌撼璐圭背瀛瀛樺湪,瀵逛簬寤洪犵ǔ瀹氱殑閲忓瓙璁$畻鏈鍏锋湁浠涔堢幇瀹炴剰涔夊憿? 鐩墠鐪嬫潵,鏈澶х殑鐢ㄩ斾箣涓,灏辨槸鏈潵鑳藉府鍔╀腑鍥藉缓閫犳洿绋冲畾棰嗗厛涓栫晫鐨勯噺瀛愯绠楁満!閲忓瓙璁$畻鏈烘槸涓绉嶅叿鏈夎秴蹇殑骞惰璁$畻鍜屾ā鎷熻兘鍔涚殑璁$畻鏈恒傚畠鐨勮繍绠楄兘鍔涘皢鎻愬崌鏁颁竾鍊嶃 鏅氳绠楁満鍙兘鎸夌収鏃堕棿椤哄簭涓涓釜鍦拌В鍐抽棶棰,鑰岄噺瀛愯绠楁満鍗村彲浠ュ悓鏃惰В鍐冲涓棶棰...
绛旓細椹害鎷夌撼璐圭背瀛绉颁负鈥滃ぉ浣跨矑瀛愨濄傛牴鎹埍鍥犳柉鍧︾殑璐ㄨ兘杞崲鍏紡锛屽綋涓涓矑瀛愰亣涓婂叾鍙嶇矑瀛愬氨浼氬彂鐢熸巩鐏紝骞堕噴鏀捐兘閲忋傚彂鐜伴┈绾︽媺绾宠垂绫冲瓙瀛樺湪锛屽浜庡缓閫犵ǔ瀹氱殑閲忓瓙璁$畻鏈鍏锋湁閲嶈鎰忎箟銆傞噺瀛愯绠楁満鑳藉杩涜楂樺害骞惰鐨勯噺瀛愯绠楋紝鏁堢巼杩滆秴缁忓吀璁$畻鏈猴紝浣嗙幆澧冨櫔澹版槸鐮斿彂閲忓瓙璁$畻鏈虹殑涓澶ч殰纰嶃備竴涓噺瀛愭瘮鐗癸紙閲忓瓙璁$畻鐨...
绛旓細绉戝瀹朵滑鏇惧仛鍑洪鏈燂紝鐘舵佺ǔ瀹氱殑椹害鎷夌撼璐圭背瀛鑳藉厠鏈嶉噺瀛愭佺殑涓嶇ǔ瀹氾紝鏄埗閫閲忓瓙璁$畻鏈鐨勫畬缇庨夋嫨涔嬩竴銆傝繖绫荤壒娈婅垂绫冲瓙锛岃嚜浠庤澶╂墠鐗╃悊瀛﹀椹害鎷夌撼鎻愬嚭锛岄暱杈80骞磋釜杩瑰叏鏃狅紝鎺㈡祴椹害鎷夌撼璐圭背瀛愪竴鐩存槸鍥介檯鍑濊仛鎬佺墿鐞嗙殑鍓嶆部鐑偣銆備笂娴蜂氦閫氬ぇ瀛︾墿鐞嗕笌澶╂枃瀛﹂櫌璐鹃噾閿嬫暀鎺堝甫棰嗙潃瀹為獙鍥㈤槦锛屽湪鍥介檯涓婇娆″埗澶囧嚭...
绛旓細楹荤渷鐞嗗伐瀛﹂櫌璁插笀锛岀編鍥界瀛﹂櫌闄㈠+娓╁皬鍒氳锛岃繖鏄竴涓噸瑕佸彂鐜帮紝杩欎娇寰楅搧鍩鸿秴瀵兼潗鏂欏彲鐢ㄤ簬鏋勫缓瀵归噺瀛愬厤鐤殑鎷撴墤閲忓瓙璁$畻鏈鎴愪负鍙兘銆傛剰澶у埄鐞嗚鐗╃悊瀛﹀鍩冩墭灏斅烽┈鑻ユ媺濞滐紙Ettore Majorana锛夐娴嬶紝鑷棆涓1/2鐨勪腑鎬ц垂绫冲瓙鏈韩鍏锋湁鍙嶇矑瀛愶紝骞惰涓哄畠鏄竴绉嶅熀鏈矑瀛愩傚悗鏉ワ紝浜轰滑绉拌繖绉嶇濂囩殑绮掑瓙椹害鎷夌撼璐圭背瀛愶紝...
绛旓細鐮旂┒鍙戠幇锛屾嫇鎵戣秴瀵兼潗鏂欏湪纾佸満涓嬬殑娑℃棆涓績浼氫骇鐢椹害鎷夌撼璐圭背瀛銆傜敱浜庨┈绾︽媺绾宠垂绫冲瓙鐨勫弽绮掑瓙灏辨槸瀹冩湰韬紝鍏剁姸鎬侀潪甯哥ǔ瀹氾紝涓嶆槗琚紶缁熺殑鐢电鎴栫墿鐞嗗共鎵扮牬鍧忥紝鍙互琚敤浜庡畾涔夐噺瀛愯绠椾腑鐨勯噺瀛愭瘮鐗广傝岄噺瀛愭瘮鐗瑰叿鏈夌浉骞叉э紝鍏剁數瀛愬悜鍙宠嚜鏃嬪拰姝g數瀛愬悜宸﹁嚜鏃嬬殑鐘舵佺浉鍏宠仈銆傚拰浼犵粺璁$畻鏈轰笉鍚锛岄噺瀛愯绠楁満鐨勮繍绠...
绛旓細棣栧厛锛屾垜浠鏄庣櫧锛岄噺瀛愯绠楁満鏄竴绉嶄娇鐢ㄩ噺瀛愰昏緫杩涜閫氱敤璁$畻鐨勮缃備笉鍚屾柤鐢靛瓙璁$畻鏈猴紝閲忓瓙璁$畻鐢ㄦ潵瀛樺偍璧勬枡鐨勫璞℃槸閲忓瓙浣嶅厓锛屽畠浣跨敤閲忓瓙婕旂畻娉曟潵杩涜璧勬枡鎿嶄綔銆椹害鎷夌撼璐圭背瀛鍙嶇矑瀛愬氨鏄嚜宸辨湰韬殑灞炴э紝鎴栬鏄护閲忓瓙璁$畻鏈虹殑鍒堕犲彉鎴愮幇瀹炵殑涓涓叧閿閲忓瓙鐢佃剳鍒嗗埆瀵逛紶缁熺數鑴戠殑闄愬埗浣滀簡鎺ㄥ箍銆傞噺瀛愯绠楁満鐨...