1937年，隨著量子力學(xué)的興起，意大利理論物理學(xué)家Ettore Majorana提出可能存在一種新型的奇特粒子，即現(xiàn)在名為Majorana費(fèi)米子的粒子。經(jīng)過(guò)75年的追尋，研究人員近期終于發(fā)現(xiàn)了Majorana費(fèi)米子存在的一個(gè)可靠證據(jù)。而這一發(fā)現(xiàn)就如同找到了一把通往拓?fù)淞孔佑?jì)算時(shí)代的 “鑰匙”。

　　早在Majorana之前，奧地利物理學(xué)家Erwin Schr?觟dinger就提出了描寫量子行動(dòng)和互動(dòng)的方程式。英國(guó)物理學(xué)家Paul Dirac點(diǎn)綴了該方程式，使其能夠適用于費(fèi)米子，并且將量子力學(xué)和愛(ài)因斯坦的相對(duì)論結(jié)合在了一起。同時(shí)Dirac的研究還指出了反物質(zhì)的存在，并暗示某些粒子可以作為其本身的反粒子，如光子，但費(fèi)米子卻被認(rèn)為并非此類粒子。后來(lái)，Majorana延伸了Dirac方程式，認(rèn)為可能存在一種新的費(fèi)米子能夠作為其本身的反粒子，這種粒子就是Majorana費(fèi)米子。

　　然而，Majorana費(fèi)米子始終披著神秘面紗，從20世紀(jì)到21世紀(jì)，全世界物理學(xué)家一直在努力尋找它。Majorana也曾提出，一種中微子——電中性粒子的些微聚集，可能剛好符合他提出的這種假設(shè)粒子的要求。

　　幾十年過(guò)去了，理論物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)調(diào)整大量電子的移動(dòng)也許能夠模仿Majorana費(fèi)米子，而且，被稱為“準(zhǔn)粒子”的這些集體運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)與同類型的基本粒子非常像。日前，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)物理學(xué)家Leo Kouwenhoven和同事發(fā)現(xiàn)了這些準(zhǔn)粒子的跡象，并將研究報(bào)告在線發(fā)表在《科學(xué)》上。

　　Kouwenhoven研究小組專門設(shè)計(jì)制造了實(shí)驗(yàn)使用的晶體管。早前的理論假設(shè)就提到，如果其中一個(gè)電極是超導(dǎo)體，并且電流在磁場(chǎng)中流過(guò)一個(gè)特殊的半導(dǎo)體納米線，就可能促使電子在納米線的另一端表現(xiàn)得像Majorana費(fèi)米子一般。理論還進(jìn)一步指出，如果研究者試圖在磁場(chǎng)外從標(biāo)準(zhǔn)電極中輸送電流到超導(dǎo)電極，電子可能在超導(dǎo)體中反彈，因此超導(dǎo)電極中檢測(cè)不到電流。但是，如果磁場(chǎng)開(kāi)啟，將能觸發(fā)Majorana費(fèi)米子的存在，這樣電子將會(huì)進(jìn)入超導(dǎo)體，并在電流中出現(xiàn)跳躍。

　　Kouwenhoven研究小組則發(fā)現(xiàn)了這一電流尖峰。而且，當(dāng)研究人員改變誘發(fā)Majorana費(fèi)米子的任何一個(gè)條件時(shí)，例如關(guān)閉磁場(chǎng)，用金屬電極更換超導(dǎo)電極，第二個(gè)電極中的電流尖峰就會(huì)消失不見(jiàn)。

　　然而，這一結(jié)果并不能直接證實(shí)Majorana費(fèi)米子的發(fā)現(xiàn)。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)理論物理學(xué)家Jason Alicea認(rèn)為，這個(gè)荷蘭研究小組為消除其他可能的解釋做出了非常引人矚目的工作。但是，他也指出，該研究并不能完全證實(shí)Majorana費(fèi)米子的存在。

　　如果找到了這種“神奇粒子”，將使在固體中實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算成為可能，人類也將進(jìn)入拓?fù)淞孔佑?jì)算時(shí)代。因?yàn)楫?dāng)相互移動(dòng)兩個(gè)Majorana費(fèi)米子時(shí)，它們能夠“記得”自己以前的位置，這一性質(zhì)可以用來(lái)編碼量子級(jí)別數(shù)據(jù)。