华裔科学家发现"天使粒子" 有助于建造更稳定量子计算机

来源:参考消息网
2017-07-24 09:16:08
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  西媒称,1928年英国物理学家保罗·狄拉克做出了一个非凡的预言:宇宙中每一个基本粒子都拥有一个“反粒子”。这些反粒子是基本粒子的孪生兄弟,但却带着相反电荷。数年后,人们发现了第一个反物质的反粒子——正电子,于是反物质很快成为了基本共识。

  据西班牙《阿贝赛报》网站7月21日报道,然而在1937年,另一位伟大的物理学家埃托雷·马约拉纳将该情形进行了新一轮的扭转。他预言,在我们所熟知的费米子(包括质子、中子、电子、中微子和夸克粒子)中,存在着一些粒子,其反粒子就是其本身。

  80年后的今天,在用特殊材料进行一系列实验后,一个物理学家团队终于发现了“马约拉纳费米子”真实存在的第一个证据。该实验与斯坦福大学科学家合作,在加利福尼亚大学实验室进行。该实验按照主要研究员张首晟制定的计划一步一步进行,得出的实验结果于7月20日刊登在美国《科学》杂志上。

  斯坦福大学物理学教授张首晟说:“我们的团队准确预测了在何处可以找到马约拉纳费米子,以及应当寻找什么来作为证据。这一重大发现结束了基本物理学最艰辛的探索,一个已经持续了80年的探索。”

  对于张首晟来说,尽管著名的费米子似乎只是一个理论性高于实践性的物质,但他们的发现将会对未来建造更加稳定的量子计算机产生重要的意义。

  由于只沿一维路径移动并且方向固定,因此研究人员发现的马约拉纳费米子,其具体种类是“手性马约拉纳费米子”。

  张首晟所在的实验室主任汤姆·德弗罗说:“这项研究标志着该领域的里程碑。”

  该实验中,研究人员在一个低温真空室中堆叠了两种量子材料(一个超导体和一个磁性拓扑绝缘体)的薄膜,然后利用薄膜传导电流。上层薄膜是一个超导体,底层是一个拓扑绝缘体——电流只通过其表面或边缘传导,并不会通过其内部。合并两层薄膜,物理学家们获得了超导-拓扑绝缘体,电子在这里沿着材料表面的两个轴无阻碍运动,如同高速公路上的汽车一样。

  目前,张首晟提议将发现的手性马约拉纳费米子命名为“天使粒子”。张首晟提到,在马约拉纳费米子的量子世界中只有天使,没有魔鬼。

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