【科技前沿】

　　拓?fù)淞孔佑?jì)算獲突破

　　我科學(xué)家領(lǐng)銜實(shí)現(xiàn)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

　　光明日報(bào)北京6月8日電（記者齊芳）意大利物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納在1937年理論預(yù)言了一種神奇的基本粒子——馬約拉納費(fèi)米子，它的反粒子就是它本身。科學(xué)家們從未在現(xiàn)實(shí)中觀測到這種粒子，但凝聚態(tài)物理學(xué)家們卻在固體材料中發(fā)現(xiàn)了類似的粒子，被稱為“馬約拉納準(zhǔn)粒子”或“馬約拉納零能模”。這種準(zhǔn)粒子的編織操作被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)拓?fù)淞孔佑?jì)算的重要途徑，是國際學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)，也是難以攻克的難點(diǎn)。

　　中國科學(xué)院物理研究所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，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。這一成果發(fā)表在6月8日出版的國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

　　“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(cuò)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，這引起了研究人員的廣泛關(guān)注。”高鴻鈞院士介紹。

　　早在2018年，高鴻鈞研究團(tuán)隊(duì)就與丁洪研究團(tuán)隊(duì)合作，首次在鐵基超導(dǎo)材料中觀測到馬約拉納零能模。隨后的研究中，他們進(jìn)一步給出了一種鐵基超導(dǎo)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，研究團(tuán)隊(duì)再接再厲，觀測到了馬約拉納零能模的近量子化電導(dǎo)平臺特征，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(shí)，他們還在其他鐵基超導(dǎo)體上觀測到了馬約拉納零能模，極大地?cái)U(kuò)展了馬約拉納零能模載體平臺。

　　高鴻鈞說：“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。”

　　最近，研究團(tuán)隊(duì)對鐵基超導(dǎo)體鋰鐵砷進(jìn)行了細(xì)致而深入的研究，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。同時(shí)，這種有序的馬約拉納零能模陣列可被外磁場很好地調(diào)控——隨著磁場增加，渦旋間距減小，馬約拉納零能模間的相互作用開始凸顯。

　　有評論認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)對于實(shí)現(xiàn)馬約拉納零能模的編織以及拓?fù)淞孔佑?jì)算具有里程碑的意義，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)。