可能瞥见长期寻找的粒子

寻找一种没有明显反粒子孪生体的神秘粒子的旅程可能已经结束。荷兰物理学家报告称，他们制造了一种新装置，似乎可以制造出这种神秘的实体，即马约拉纳费米子。

温哥华不列颠哥伦比亚大学的物理学家马塞尔·弗朗兹说：“这是自 1937 年以来我们面临的一项重大智力挑战的实现。”这项研究由代尔夫特理工大学的利奥·库文霍文领导，于 4 月 12 日在《自然》杂志上发表。科学。

构成物质的基本亚原子粒子（如电子）有反物质同伴。但 70 多年前首次提出的马约拉纳费米子是一类自身就是反粒子的粒子。它们可能具有在未来量子计算机中存储数据的潜在应用。

此前，科学家曾发表过关于如何设计难以捉摸的马约拉纳费米子的理论想法或说明。到目前为止，还没有团队真正制造出这样的装置。

在这项新研究中，Kouwenhoven 的团队使用一根约 100 纳米宽的锑化铟纳米线组装了一个装置，该纳米线的大小与 HIV 颗粒的大小相当。科学家们在纳米线的一端放置了一个金金属电极，在另一端附近放置了一个超导电极，然后施加了磁场。

令人惊讶的是，科学家们发现，在零电压下，最大电荷从金电极端移动到超导体端。Kouwenhoven 说，这种模式表明，一对马约拉纳费米子在纳米线的两端形成。否则，科学家们就不会指望看到电荷能够在细线和超导体之间的间隙中穿行。

当物理学家调整配方中的成分时，比如改变磁场方向或移除超导体，这种现象就消失了。“我们一个接一个地去掉了这些必要的成分，”Kouwenhoven 说道。“每当我们去掉其中一种特殊成分，马约拉纳粒子就会消失。”

尽管很有希望，但这项工作并不是确凿的证据。

麻省理工学院凝聚态物理学家帕特里克·李 (Patrick Lee) 表示：“我还不能将此称为一项发现。”李表示，这项研究的电导测量需要更精确，才能证明这些粒子的存在。他说：“可能有一个马约拉纳粒子隐藏在那里。这不是一个可以确定的结论。”

其他人认为这些发现为量子计算开辟了新的可能性，即使用量子粒子存储数据。与信息容易被破坏的典型量子粒子不同，马约拉纳费米子可能成为更耐用的存储单元。破坏马约拉纳费米子——以及它们可能存储的任何数据——也意味着同时协调对其两个分离端的攻击。因此数据不太可能被意外抹去。

伊利诺伊大学香槟分校的理论物理学家泰勒·休斯说：“我不确定这个东西是否会被扩展为桌面系统。但这是展示这种架构的第一步。”