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Science撤回天使粒子论文,曾被视为诺奖级发现,4位华人主导

常驻编辑 居家生活 2022-11-19 粒子   论文   science   量子   拓扑   撤稿

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一项量子计算领域的重磅研究,被Science撤稿了。bAZ拜客生活常识网

这篇研究首次发现了“天使粒子”的存在证据,一度引发学界轰动。bAZ拜客生活常识网

“天使粒子”即马约拉纳费米子,曾被物理学界视为颠覆量子计算的理论成果,其发现对于实现稳定的量子计算意义十分重大,一旦被证实存在将是“诺奖级发现”。bAZ拜客生活常识网

研究论文的通讯作者之一张首晟,也曾被预测为可能拿诺贝尔奖的学者。bAZ拜客生活常识网

随着这篇“天使粒子”论文的撤稿,这一领域也再次被推上了风口浪尖:bAZ拜客生活常识网



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但与“天使粒子”论文遭遇的评价不同,20名作者中有14名都不同意撤稿。bAZ拜客生活常识网

据《中国科学报》介绍,作者之一加州大学洛杉矶分校教授王康隆回应称:bAZ拜客生活常识网

撤稿中的相关说法毫无根据。
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所以,这篇“天使粒子”论文究竟讲了什么,被撤稿的的前因后果又是?bAZ拜客生活常识网

“天使粒子”究竟是什么?bAZ拜客生活常识网

根据量子力学的定义,物质由费米子和玻色子两种基本粒子组成。bAZ拜客生活常识网

费米子是构成物质的原材料(如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子);玻色子是传递作用力的粒子(光子、介子、胶子、W和Z玻色子)。bAZ拜客生活常识网

这次被卷入舆论浪潮中的“天使粒子”,便是马约拉纳费米子(Majorana fermion)的别名。bAZ拜客生活常识网

马约拉纳费米子,是一种假想费米子,最早由意大利物理学家埃托雷•马约拉纳于1937年首次提出。bAZ拜客生活常识网

其独特之处在于,这种奇异的基本粒子没有反粒子,或者说它的反粒子就是它自己。bAZ拜客生活常识网

在凝聚态物理学中,马约拉纳费米子以准粒子激发的形式存在于拓扑超导体中,它可以用来形成非阿贝尔统计的马约拉纳束缚态。bAZ拜客生活常识网

这也意味着,一旦其被证实存在,无数科学家梦寐以求的拓扑量子计算将成为可能。bAZ拜客生活常识网

据经济日报介绍,对于马约拉纳费米子研究的重要性,上海交通大学李政道研究所讲席教授丁洪曾表示:bAZ拜客生活常识网

马约拉纳费米子的存在一旦被证实,这将是继发现“上帝粒子”之后,又一个诺贝尔奖级的重大发现。
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正是因此,近些年来,该领域的研究一直竞争非常激烈,许多华人科学家都先后拿出了亮眼的成绩。bAZ拜客生活常识网

美国斯坦福大学教授张首晟于2008年预言了量子反常霍尔效应,提出了在磁性掺杂的拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应的新方向。bAZ拜客生活常识网

在经过近4年的研究后,清华大学薛其坤团队第一次从实验上证实了该预言,被杨振宁高度评价为“第一次从中国实验室里发表出来了诺贝尔物理奖级别的论文”。bAZ拜客生活常识网

实验证实,调节外磁场时,反常量子霍尔效应薄膜会呈现出“量子平台”,也就是说,量子世界里的电阻只能整数倍地跳台阶。bAZ拜客生活常识网



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随后,张首晟又进一步提出在量子反常霍尔绝缘体与超导体异质结中的手性马约拉纳费米子可以表现为电学输运测量中的半整数量子化电导平台:bAZ拜客生活常识网

简单来说,不同于传统粒子按整数跳,马约拉纳费米子或许是按半整数跳,也就是“1/2的台阶”。bAZ拜客生活常识网

这一步随后也被加州大学洛杉矶分校王康隆教授在实验中证实,并认为它是手性马约拉纳费米子存在的有力印证。bAZ拜客生活常识网

在上述所有研究的基础上,这次撤稿事件的主角出场了——bAZ拜客生活常识网

2017年,一篇名为“量子反常霍尔绝缘体-超导体结构中的手性马约拉纳费米子模式”的论文刊登在Science上,震惊了全球物理界。bAZ拜客生活常识网

4位通讯作者包括上述提到的张首晟、王康隆,以及何庆林、寇煦丰,均为华人科学家。bAZ拜客生活常识网



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他们在超导-量子反常霍尔平台中发现了具有半个量子电导的边缘电流,与理论预言的手性马约拉纳粒子十分吻合。bAZ拜客生活常识网

这是在霍尔效应平台系统中第一个具有确凿证据的马约拉纳测量结果bAZ拜客生活常识网

张首晟还为手性马约拉纳费米子取了一个通俗名字——“天使粒子”,他本人也被认为是“很可能拿到诺奖的华人”。bAZ拜客生活常识网

在2014年路透社的诺贝尔奖预测中(2014 Reuters Citation Laureate),也确实出现过张首晟教授的身影。bAZ拜客生活常识网

然而谁也没想到的后续是,张首晟本人于一年后的2018年12月意外去世,关于“天使粒子”存在的质疑声也越来越大。bAZ拜客生活常识网

Nature先撤两篇证据,现在Science也撤了bAZ拜客生活常识网

2020年1月在Science上发表的一篇论文,彻底引爆了学界对“天使粒子”的质疑声浪。

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