马约拉纳零能模不仅可以在一维原子链中实现,也可以存在于二维超导体的涡旋中。如果一个超导体中有很多涡旋(涡旋的数目是可以通过磁场来简单调节的),每个涡旋的中心有一个孤立的马约拉纳费米子,则每两个涡旋有两个能量为0的内部状态。值得注意的是,在量子体系中状态数目是相乘而不是相加的,所以2N个涡旋就有个能量为0的状态。整个超导体可以处于这些状态的任意量子叠加态上。这就是为什么人们对马约拉纳零能模如此感兴趣的原因——因为这些0能量状态是量子计算机的一个很好的候选者。这些状态对于外界的扰动非常不敏感,而唯独对涡旋之间的相对运动很敏感,这正是量子计算机所需要的。我们希望计算机存储的数据平时很稳定,但我们要去读写的时候就可以很容易改变它。在涡旋中具有马约拉纳零能模的超导体中,只要把涡旋相互绕转,就可以操控这个状态的一个量子叠加态,实现量子计算。(值得指出的是仅仅移动涡旋得到的量子计算操作是有限制的,必须加上一些其他的量子操作才能成为“通用的”量子计算机。) 一个带有马约拉纳零能模的粒子,既不是玻色子也不是费米子,而是一种全新的粒子,叫做非阿贝尔统计粒子。这些名字实在是绕口,但我们现在遇到的都是一些全新的概念,这些概念还没有一个好的简单的名字。非阿贝尔统计粒子只存在于固体材料中,而不存在于我们的空间中。所以说固体材料比我们宇宙中的空间还要丰富得多。 延伸阅读 ① ② ③ ④ 投稿、授权等请联系:[email protected] 您可回复"年份+月份"(如201510),获取指定年月文章,或返回主页点击子菜单获取或搜索往期文章。
赛先生由百人传媒投资和创办,文小刚、刘克峰、颜宁三位国际著名科学家担任主编,告诉你正在发生的科学。上帝忘了给我们翅膀,于是,科学家带领我们飞翔。 微信号:iscientists ▲ 长按图片识别二维码关注我们 (责任编辑:本港台直播) |