近期一份發表在《自然》（Nature）期刊上的研究稱，利用超薄的材料造出了科學家一直在探索的馬約拉納（Majorana）量子態，為造出抗干擾性能強的量子比特奠定了基礎。

馬約拉納費米子（fermion）是意大利理論物理學家埃托雷 ‧馬約拉納（Ettore Majorana） 1937 年提出的一種假設的粒子。它具有粒子的特性，但卻不是真正的粒子。現在科學家認為這種粒子是解決量子比特不穩定性的優質方案之一。

這份研究稱造出了一種神秘的量子態——一維馬約拉納零能量模式（MZMs）。

量子電腦的核心是量子比特材料的選擇。谷歌去年高調宣佈的梧桐（Sycamore）處理器和其它幾家公司研發的處理器所使用的量子比特，抗干擾性能比較差，出錯率較高。研究人員認為新型的拓撲量子比特能夠解決這個問題，而一維馬約拉納零能量模式正是製造這種量子比特的核心所在。

項目負責人芬蘭阿爾托大學（Aalto University）的利耶羅斯（Peter Liljeroth）說：「拓撲量子電腦以拓撲量子比特為基礎，理論上比其它量子比特的抗干擾性能好。」

甚麼是馬約拉納零能模

這是一組以特殊的方式綁定在一起的電子，它們整體的行為就像一個馬約拉納費米子一樣。困難的是，科學家從未在宇宙中觀測到這種粒子，也沒在實驗室造出過。

研究人員考慮，給予一組電子特定的、很小的一個能量值，把它們圍在一起，不要讓任何電子離開，以創造 MZMs。為了實現這一點，材料必須是扁平的，越薄越好。研究人員需要一種全新的平面材料——拓撲超導體才能實現一維馬約拉納零能模。

研究介紹說，拓撲超導是在磁電絕緣層和超導體交界處的特性。研究人員目標把電子困在拓撲超導體內，可是，這不是簡單地把任何磁鐵黏在任何一塊超導體上面就能實現。

「對於多數的磁鐵來說，當你把它放在超導體上面的時候，將破壞超導體的超導特性。」研究作者之一凱齊別克（Shawulienu Kezilebieke）說，「兩種材料的互動破壞了它們的特性 。為了造出MZMs，必須限制兩種材料只有少量互動。因此使用非常薄的平面材料是關鍵：這讓材料之間既有足夠的互動產生 MZMs 特性，又不會互動太多而互相損害。」

這項研究使用的超導體是一層溴化鉻，只有一層原子的厚度，並帶有磁性。最後，研究組需要電腦模型專家的幫助證明他們的產物。合作研究員電腦建模專家福斯特（Adam Foster）說：「需要大量模擬工作證明，我們看到的信號是來自MZMs，我們得證明各方面特徵全都符合。」

研究組表示，他們確信通過平面材料已經造出了一維馬約拉納零能模，接下來，他們將嘗試用它們造出量子比特。◇

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