按照理论团队预言,研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜(即磁性拓扑绝缘体)之上的混合器件。施加低强度外磁场后,研究人员测量到了半整数量子平台,这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。
张首晟解释说,在以往的量子反常霍尔效应实验中,随着调节外磁场,会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。
马约拉纳费米子没有反粒子,相当于半个传统粒子,因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时,在通常的整数量子平台之外,会新出现半整数量子平台。他说,发现马约拉纳费米子存在,对于建造稳定的量子计算机具有重要意义。
量子计算机能够进行高度并行的量子计算,效率远超经典计算机,但环境噪声是研发量子计算机的一大障碍。一个量子比特(量子计算的基本单位)的信息很难稳定存储,微弱的环境噪声就会破坏其量子特性。
由于马约拉纳费米子相当于半个传统粒子,一个量子比特可以拆成两个费米子,这就提供了一个绝妙的可能性。
一个量子比特的信息能够储存在两个相距遥远的马约拉纳费米子上。这样,传统的噪声极难同时以同样的方式影响这两个马约拉纳费米子,也就很难同时毁灭它们所存储的量子信息。