發 現
在鐵基超導體上觀測到了馬約拉納零能模
量子計算機遵循量子力學規律，因其處理復雜問題時相比傳統計算機有著巨大的優越性而被公眾所熟知。目前，世界上許多國家的政府和科技巨頭企業均投入了巨大精力發展量子計算。量子計算的主要挑戰在於量子態很容易受環境的干擾，產生退相幹現象，使得計算過程中會不斷地產生錯誤，影響計算結果的準確性。而由馬約拉納零能模組成的非局域拓撲量子比特，可以從原理上解決量子退相幹問題，引起了研究人員的廣泛關注。
在早期觀測馬約拉納准粒子載體材料中，比較有代表性的材料體系包括常規超導體近鄰下的半導體納米線、常規超導體表面的磁性原子鏈，以及超導體—拓撲絕緣體界面等。這些材料往往存在制備困難、對極低溫的要求較苛刻等問題。
2018年，高鴻鈞研究團隊與丁洪研究團隊合作，利用其自主設計組裝的國際頂尖水平的極低溫強磁場掃描隧道顯微鏡／譜聯合系統，精確測量了鐵基超導體鐵碲硒單晶樣品的超導渦旋，首次在鐵基超導體中觀測到馬約拉納零能模。
高鴻鈞說：“與之前的材料體系相比，鐵基超導體具有材料簡單和觀測溫度高等優勢，並且可以觀測到純淨的馬約拉納零能模。”
隨後幾年裡，研究團隊對鐵基超導體中的馬約拉納零能模做了一系列進一步研究，澄清了馬約拉納零能模的拓撲本質；觀測到了馬約拉納零能模的近量子化電導平台特徵，給出了鐵基超導體中存在馬約拉納零能模的關鍵性實驗證據；在鐵磷基超導體上觀測到了馬約拉納零能模，極大地擴展了馬約拉納零能模載體平台。
然而，這些鐵基超導材料體系還是存在著材料組分不均一、磁通渦旋陣列無序且不可控以及馬約拉納零能模占比低等問題，阻礙了其進一步的研究和應用。如何突破當前研究瓶頸，獲得大面積、高度有序且可調控的馬約拉納零能模陣列，向拓撲量子計算更進一步，是當前鐵基超導馬約拉納領域亟待解決的問題之一。
意 義
為實現馬約拉納零能模的編織以及拓撲量子計算奠定了堅實基礎
此次高鴻鈞研究團隊對鐵基超導體鋰鐵砷進行了細致而深入的研究。利用多年積累的強大的掃描隧道顯微鏡研究平台和豐富的研究經驗，團隊在實驗中發現，應力可以誘導出大面積、高度有序和可調控的馬約拉納零能模陣列。
高鴻鈞說：“我們這項研究重要意義在於首次實現了大面積、高度有序和可調控的馬約拉納零能模陣列，並觀測到了調控引起的馬約拉納零能模相互作用，為下一步實現馬約拉納零能模的編織以及拓撲量子計算奠定了堅實的基礎。”
談及下一步的研究計畫，高鴻鈞表示，希望能進一步實現馬約拉納零能模的編織，“如果能實現的話，這應該是一個世界級的突破。但即使編織實現，離真正實現拓撲量子計算機還有很遠的路要走。”
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