量子计算的实现面临一个非常大的挑战：一个量子比特的信息非常难以储存 ， 微弱的环境噪声就能毁灭其量子特性 。量子比特难以储存的原因来自量子纠缠特性 ， 被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用” 。以电子的“自旋”为例 ， 两个相互纠缠的电子对 ， 当其中一个顺时针转时 ， 另一个就逆时针转 ， 量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态 。
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如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转 ， 那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转 。换句话说 ， 如果你对其中一个粒子进行观测 ， 那么你不只是影响了它 ， 你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴 ， 而且这与两个粒子间的距离无关 。
马约拉纳费米子没有反粒子 ， 或者说相当于半个传统粒子 ， 这就提供了一种绝妙的可能性：一个量子比特能够被拆成两半 ， 存储在两个距离十分遥远的马约拉纳费米子上 。如此一来 ， 传统的噪声极其难以同时以同样的方式影响这两个马约拉纳费米子 ， 进而毁灭所存储的量子信息 ， 使通常非常脆弱的量子比特储存方式变为稳固 。
以马约拉纳费米子所构建的量子比特来进行信息的计算和存储 ， 其信息量可以存储在两个分离的、独立的马约拉纳费米子中 。要破坏它们所存储的信息必须同时对这两个粒子进行同样的干扰 。这样的一个特性可以使拓扑量子计算和存储过程减少外界的干扰 ， 存储更加稳定 ， 计算也具有容错的特性 。
发现天使粒子“脚印” 没见其“真身”
多年来 ， 物理学家为找到“马约拉纳费米子”展开了艰辛的探索 。张首晟选择以凝聚态物理为突破口 ， 在2010年至2015年间发表三篇论文 ， 给出了实现马约拉纳费米子的体系及用以验证的实验方案 。
而后 ， 美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、美国加利福尼亚大学戴维斯分校、美国加利福尼亚大学欧文分校和上海科技大学等实验团队 ， 依照张首晟的理论预测并设计实验 ， 宣布发现了“手性马约拉那费米子模” ， 并于2017年将研究论文发表在《科学》期刊上 。张首晟将这一新发现的“手性马约拉纳费米子模”命名为“天使粒子 ” 。
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不过 ， 文章的第一作者、加州大学洛杉矶分校的潘磊表示：“马约拉纳费米子本来是一个高能物理概念 ， 是一种有质量的基本粒子 。很多人认为中微子就是马约拉纳费米子 ， 这里要说明 ， 现在所有的发现都不是真正看到了马约拉纳费米子 ， 而是发现了‘符合马约拉纳费米子性质的激发态’” 。
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“天使粒子”被发现后 ， 各大媒体争相报道 ， 甚至有误传说它就是“准粒子” 。而《科学中国人》就指出 ， “就连科研团队本身 ， 都未曾声称找到“马约拉纳费米子” ， 而是将之称之为“马约拉纳费米子模” ， 一字之差 ， 大有文章” 。简单点说就是 ， 发现了“脚印” ， 并没有看见“真身” 。
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