据说一个“量子计算机”能在200 s内解决的问题,目前的超级计算机需要10 000年才能解决。
量子计算机的强大的计算能力主要得益于其多种量子状态。然而,由于量子态容易受到干扰,无法稳定在某一量子态,从而还无法应用。
而有一种神奇的粒子“马约拉纳费米子(Majorana fermion)”,被认为是理想的量子计算材料。
马约拉纳费米子最初由意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)于1937 年提出,其特点是:其反粒子为其本身。
寻找马约拉纳(Majorana)费米子已经是基础物理学最热门的方向之一。其中,中科院物理所的高鸿钧院士和丁洪研究员引领了该领域最前沿的发展。
{attr}3111{/attr}中国科学院物理研究所/中国科学院大学高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳零能模,即为马约拉纳任意子。(Science, 2018: 362, 6412, 333-335. DOI: 10.1126/science.aao1797) 并于今年阐明了铁基超导体超导涡旋中马约拉纳零能模的拓扑本质(Nature Physics, 15, 1181–1187(2019) DOI: 10.1038/s41567-019-0630-5)。
今天上线的Science发表了铁基超导体上的“量子化电导平台”的发现,再次证明了马约拉纳零能模的存在,并向开发适用于拓扑量子计算的编织操作迈进一步。共同第一作者:Shiyu Zhu, Lingyuan Kong, Lu Cao, Hui Chen通讯单位:中国科学院北京凝聚态物理与物理研究所,中国科学技术大学,松山湖材料实验室
DOI: 10.1126/science.aax0274马约拉纳零能模(MZM)满足非阿贝尔任意子统计规律,为拓扑量子计算提供了希望。由于颗粒与颗粒的等效性,MZM在低温下表现出定量的电导率。通过使用可变隧道耦合扫描隧穿光谱,作者研究了FeTe0.55Se0.45超导体上涡旋结合态的隧穿电导。作者发现电导平台的观测值与零能涡旋束缚态的隧穿耦合有关,零值涡旋束缚态的值接近或甚至达到2e2/h量子电导率(此处e是电子电荷,h是普朗克常数)。相反,在有限的能量涡旋结合态或超导间隙之外的电子态的连续体中都没有观察到平稳状态。零模电导的这种行为证明FeTe0.55Se0.45中存在MZM。(文末有第一作者视频讲座哦!)
Fig.1 Zero-bias conductance plateau observed on FeTe0.55Se0.45Fig. 2. Majorana induced resonant Andreev reflection.Fig. 3. The conductance variation of Majorana plateau.
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