馬約拉納費米子首次在黃金上“現形”

據美國麻省理工學院（MIT）網站近日報道，美中科學家攜手在《美國國家科學院院刊》上撰文指出，他們首次在金屬金表面觀測到馬約拉納費米子出現的証據，這是科學家首次在一個可擴展平台上觀測到這一粒子，他們計劃接下來將這一粒子變成穩定且高容錯的量子比特，以促進量子計算機的研發。

費米子包括電子、質子、中子和夸克，是構成物質的基本粒子。1928年，英國理論物理學家保羅·狄拉克預測：宇宙中每個基本粒子都存在相對應的反粒子。1937年，意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納提出：自然界應存在正反粒子相同的費米子，這就是馬約拉納費米子。

科學家一直在尋找馬約拉納費米子。有理論學家預測，在特定情況下，馬約拉納費米子也可能存在於固體內。2018年，中國科學家高鴻鈞和丁洪領導的聯合研究團隊宣布，首次在超導塊體中觀察到了馬約拉納費米子。

在最新研究中，MIT和香港科技大學研究人員在他們設計和制造的材料系統中觀察到了馬約拉納費米子存在的証據。該系統由超導材料釩上生長的金納米線組成，其上布滿擁有鐵磁性的硫化銪小“島”。當研究人員掃描這些“島”附近表面時，看到金最頂層表面出現接近零能量的特征峰值信號。理論指出，該種峰值隻能由馬約拉納費米子對產生。

研究人員表示，看到一對馬約拉納費米子是朝著制造出量子比特邁出的重要一步。他們計劃接下來將這些粒子變成量子比特。如果能實現，將是構建出實用量子計算機的關鍵一步。