超导块体材料中发现马约拉纳任意子

  近期，中科院物理所/中科院大学高鸿钧和丁洪领导的联合团队，首次在超导块体材料中观察到了马约拉纳任意子。相关论文近日在线发表在《科学》上。

  1937年，理论物理学家马约拉纳预言了一种反粒子是其自身的基本粒子，被称为马约拉纳费米子。神奇的是，当一个马约拉纳费米子被束缚在一“点”上时，就变成了两个马约拉纳任意子。

  目前，国际多个研究组分别宣称找到了马约拉纳任意子的证据。然而，这些马约拉纳任意子存在的体系都需要建造一个极其特殊、条件苛刻的异质结构，工艺复杂，并且需要极低温（小于1K，即低于-272℃）条件。

  而高鸿钧和丁洪领导的国际合作团队，利用自主设计、集成研制的超高真空—极低温—强磁场—扫描隧道显微镜—分子束外延—低能电子衍射联合系统，对美国布鲁克海文国家实验室提供的FeTe0.55Se0.45样品展开系列探索，发现了马约拉纳任意子，并且在6T（特斯拉）以下磁场以及4K以下温度都能稳定存在。

  这是科学家第一次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子，并且能在相对高的温度下实现。这预示着在其它的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子，为马约拉纳物理的研究开辟了新的方向。此外由于量子计算机逻辑计算的基本单元容易受到外界环境的干扰而导致计算失败，而基于马约拉纳任意子的拓扑量子计算机有很强的抗干扰能力。因此，该项成果对构建稳定、高容错、可拓展的未来量子计算机意义重大。

  （原载于《科技日报》 2018-08-20 01版）