加州大学河滨分校(UC Riverside)和麻省理工学院(MIT)的科学家即将证实一种名为马约阿纳费米昂(Majorana fermion)的新型奇异量子粒子的存在。

据称，这种新材料对容错量子计算至关重要，容错量子计算是指在运行过程中处理错误的量子计算。

根据科学家们的研究，马约阿纳费米子存在于一种特殊的超导体的边界上，这种超导体被称为拓扑超导体。

马约阿纳费米昂被认为是量子物理学的圣杯。它们是自己的反粒子，可以将电子的量子态一分为二。此外，与电子相比，它们遵循不同的统计数据。

尽管许多人声称已经发现了它们，但科学家仍无法证实它们奇特的量子性质。

加州大学和麻省理工学院的研究小组首次证明了马约阿纳费米子的量子性质。

他们通过开发一种新的基于金的异质结构材料系统来证明马约阿纳费米子的存在。

异质结构材料是由截然不同的材料层组成的，与各自的层相比，这些材料在一起表现出完全不同的功能。

马约阿纳费米昂被认为是电子的一半，预计将在拓扑超导体纳米线的末端发现。

有趣的是，两个马约纳费米子可以结合在一起组成一个电子，使得电子的量子态可以非本地存储——这对于容错量子计算来说是一个优势。

2012年，麻省理工学院的理论学家预测，在严格的条件下，金的异质结构可以成为拓扑超导体。

目前的UCR-MIT团队所做的实验已经成功地实现了金的异质结构所需的所有条件。

根据科学家们的研究，超导性、磁性和电子的自旋轨道耦合可以在金中共存——这是一项艰巨的挑战——并通过异质结构与其他材料手工混合。

此外，加州大学洛杉矶分校助理教授、该研究的合著者彭伟指出，黄金的表面状态是一个二维系统，具有自然的可扩展性，允许构建马约阿纳费米昂电路。

图片和内容:加州大学河滨分校