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发表于 2012-3-29 06:19:57
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上海交大科研团队制备出特殊人工薄膜 年内有望探测到Majorana费米子( 2012年3月28日 )
人类或将进入拓扑量子计算时代
现在,人们看到的天气预报大致是这样的:某月某日,晴,6—15℃,西北风3-4级。
未来,人们看到的天气预报会变成这样:某月某日某分某秒,实时温度15℃,西北风3级。人们可以清楚地知道下一小时、下一分钟,甚至是下一秒的天气实时情况。
这种超给力的天气预报会变成现实吗?答案是:有了拓扑量子计算机,像实时天气预报这样便捷的生活都将变成现实。
上海交大物理系贾金锋、钱冬研究组对外宣布:由他们领衔的科研团队在实验室制备出一种由拓扑绝缘体材料和超导体材料复合而成的特殊人工薄膜。这种特殊的薄膜是产生Majorana费米子的必要条件。上海交大科研团队有望在年内实现探测Majorana费米子的突破。
上海交大特别研究员钱冬介绍,如果找到了Majorana费米子,将使在固体中实现拓扑量子计算成为可能,这将引发未来电子技术的新一轮革命,人类也将进入拓扑量子计算时代。
跨世纪预言将得到应验
在解释这个跨世纪的预言之前,我们需要先弄明白粒子的“两个家族”。
粒子可以分成两大种类,费米子和玻色子。是以物理学家费米和玻色的名字命名。打个比方,粒子家族有两户“人家”,两家人都是人丁兴旺。一户姓“费”,叫费米子,费米子家的典型代表是电子,它存在于我们日常使用的各种电器中。而玻色子家的最常见的代表是光子,也就是我们熟悉的光。玻色子这户“人家”有一个共同的脾性是:“翻脸”后还是一家人;而费米子这家则完全相反,它们“翻脸”后,就成了“陌路人”。
物理学家认为,任何粒子都有它的双胞胎兄弟,也就是它的反粒子。著名华裔物理学家,诺贝尔奖获得者丁肇中教授就一直在寻找由反粒子组成的反物质。正反物质碰到一起,就会一起消失,变成光。20世纪30年代,也就是1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Majorana)预测,自然界中可能存在一类特殊的费米子,它是自己的反粒子,自己是自己的双胞胎兄弟。人们就给它起了个名字叫“Majorana费米子”。
“Majorana费米子”很神秘莫测。从20世纪到21世纪,全世界的物理学家一直在寻找它,找了快八十年了。高能物理学家认为,中微子可能就是一种Majornana费米子。上海交大的高能物理学家们也正在紧锣密鼓地从事这方面的研究。而凝聚态(固体)物理学家们则在不同的材料体系中热情地寻找着“Majorana费米子”。
理论物理学家已经提出了多个“Majorana费米子”可能“藏身”的材料体系,其中上海交大低维物理和界面工程实验室贾金锋、钱冬、刘灿华、高春雷四位教授联合攻关的拓扑绝缘体与超导体的界面就是极有可能存在“Majorana费米子”的地方。
钱冬介绍,近年来,随着拓扑绝缘体的问世,国际上掀起了新一轮的在实验上追寻“Majorana费米子”的竞赛。上海交大已经制备出最适合探测和操纵“Majorana费米子”的人工薄膜系统,有望在年内实现探测“Majorana费米子”的突破。 |
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