科学探索|马约拉纳零能模这项新发现向拓扑量子计算迈出重要一步马约拉纳零能模这项新发现|向

8日，《自然》发表了一项关于马约拉纳零能模的重要成果。我国科学家首次在铁基超导材料锂铁砷中成功调控大面积、高度有序的马约拉纳零能模格点阵列。这一成果对实现马约拉纳零能模的编织以及拓扑量子计算具有里程碑意义。

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铁基超导材料锂铁砷（LiFeAs）双轴电荷密度波区域的表征。中科院物理所供图
中新网北京6月9日电 (采访人员孙自法)中国科学院物理研究所(中科院物理所)高鸿钧院士领导的联合团队，最新在铁基超导材料锂铁砷中观测到大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列，向拓扑量子计算的实现迈出了重要一步。
这一在马约拉纳零能模研究领域取得里程碑突破的科研成果论文，由中科院物理所高鸿钧研究组与靳常青研究组、美国波士顿学院教授汪自强合作完成，北京时间6月8日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。

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马约拉纳零能模产生机理。中科院物理所供图
高鸿钧表示，他们最新研究的重要意义在于首次实现大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模阵列，并观测到调控引起的马约拉纳零能模相互作用，为下一步实现马约拉纳零能模的编织以及拓扑量子计算奠定了坚实的基础。
什么是“马约拉纳零能模”？
“道生一，一生二，二生三，三生万物”，这是中国古人对世界的认知和理解，表达万物由简而繁的构造过程。对物理学家而言，世间万事万物都可以拆分，拆分到最后，物理学家们发现所谓的“万物”，其实都是由60多种基本粒子构成，对这60多种基本粒子及其性质的探索发现，便是物理学家所追求的“道” 。
高鸿钧科普说，这些基本粒子按照统计规律的不同可以划分为玻色子和费米子两大类。对于费米子而言，大多数费米子的反粒子与它本身不同，这类费米子被称为“狄拉克费米子” 。还有另一种神奇的基本粒子，它的反粒子是它本身，这种基本粒子称为“马约拉纳费米子”，由意大利物理学家埃托雷·马约拉纳1937年理论预言提出，但学界迄今未找到该粒子存在的确切证据。

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这项重要成果的中科院物理所科研团队在实验室合影。中科院物理所供图
在物理学另一大分支的凝聚态物理领域，理论学家预言，在固体材料中可能会出现与马约拉纳费米子类似的粒子，这种粒子被称为“马约拉纳准粒子”或“马约拉纳零能模” 。马约拉纳零能模的统计规律既不像玻色子，也不像费米子，而是表现为一种独特的非阿贝尔统计规律，这种准粒子的编织操作被认为是实现容错拓扑量子计算的重要途径。
量子计算机遵循量子力学规律，因其处理复杂问题时相比传统计算机有着巨大的优越性而被公众所熟知。量子计算的主要挑战在于量子态很容易受环境的干扰，产生退相干现象，使得计算过程中会不断地产生错误。而由马约拉纳零能模组成的非局域拓扑量子比特可以从原理上解决量子计算无法避免的量子退相干问题，因此引起学界广泛关注。

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科学探索|马约拉纳零能模这项新发现 向拓扑量子计算迈出重要一步

科学探索|马约拉纳零能模这项新发现向拓扑量子计算迈出重要一步