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7月21日凌晨,张首晟及其团队在美国科学杂志上发表了一项重大发现:在整个物理学界历经80年的探索之后,他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。
这一发现,验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同時也证明了存在一种比量子还小的单位,这将对现在的量子理论带来巨大的改变。
80年漫长的寻觅
1928年,英国理论物理学家保罗·狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac)提出了著名的狄拉克方程式。这一发现,从理念上预言了正电子的存在,狄拉克提出:宇宙中每一个基本粒子必然有相对应的反粒子。1932年,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,无意间发现了狄拉克预言的正电子。从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是永恒不变的真理。
如此一来,传统的噪声极其难以同时以同样的方式影响这两个Majorana费米子,进而毁灭所存储的量子信息。相较于传统的存储方式,比如电子自旋,超导磁通和光子极化,这样存储在远离的两个Majorana费米子上的拓扑量子比特,本质上极其稳固。
也就是说,Majorana费米子能够用于构造稳固的拓扑量子计算机,使得有效的量子计算成为可能。
现在,这项科学已经可以开始应用。“谷歌和微软已经提供了支持,未来,在国内也会开始进行应用。”张首晟说。
获诺奖只是时间问题
1963年出生的张首晟,17岁便前往德国柏林自由大学学习。他学的是理论物理专业,这也是其恩师杨振宁的专业。
但理论物理的就业面太窄,张首晟一度开始担心自己的前途。但当他来到哥廷根大学附近的一块墓地,看到里面埋葬的一些物理学家都是用其生前发现的公式作为墓志铭,这深深震撼了张首晟。
自此,“用一个公式概括整个世界”成为张首晟的梦想,也让他决定将毕生的精力都贡献给物理学研究。
还有一个选择对张首晟产生了深远的影响。当年在柏林自由大学学习时,张首晟一直将大统一理论当成自己的学术目标。因为这是爱因斯坦努力一生的事业,也是杨振宁的领域。
但是当他师从杨振宁时,杨振宁却鼓励张首晟去研究凝聚态物理。杨振宁认为他自己所处的领域要想有所突破已经很难,而凝聚态物理刚刚兴起,发展很快。
最后,张首晟在杨振宁的指导下,开始在凝聚态领域工作。
接下来,1996年,年仅33岁的张首晟被评为斯坦福大学终身教授。随后,凭借拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应两项理论的发现,张首晟于2010年获得欧洲物理奖;2012年获得美国奥利弗巴克利奖和狄拉克奖;2014年获得美国富兰克林奖。
张首晟多年被汤森路透预测会得到诺贝尔奖,杨振宁则评价“他获得诺贝尔奖只是时间问题”。不知道天使粒子的发现,是否能让张首晟众望所归。(编辑/起点)
这一发现,验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同時也证明了存在一种比量子还小的单位,这将对现在的量子理论带来巨大的改变。
80年漫长的寻觅
1928年,英国理论物理学家保罗·狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac)提出了著名的狄拉克方程式。这一发现,从理念上预言了正电子的存在,狄拉克提出:宇宙中每一个基本粒子必然有相对应的反粒子。1932年,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,无意间发现了狄拉克预言的正电子。从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是永恒不变的真理。
![](/img/pic.php?url=http://img1.qikan.com/qkimages/dzkx/dzkx201708/dzkx20170805-2-l.jpg)
如此一来,传统的噪声极其难以同时以同样的方式影响这两个Majorana费米子,进而毁灭所存储的量子信息。相较于传统的存储方式,比如电子自旋,超导磁通和光子极化,这样存储在远离的两个Majorana费米子上的拓扑量子比特,本质上极其稳固。
也就是说,Majorana费米子能够用于构造稳固的拓扑量子计算机,使得有效的量子计算成为可能。
现在,这项科学已经可以开始应用。“谷歌和微软已经提供了支持,未来,在国内也会开始进行应用。”张首晟说。
获诺奖只是时间问题
1963年出生的张首晟,17岁便前往德国柏林自由大学学习。他学的是理论物理专业,这也是其恩师杨振宁的专业。
但理论物理的就业面太窄,张首晟一度开始担心自己的前途。但当他来到哥廷根大学附近的一块墓地,看到里面埋葬的一些物理学家都是用其生前发现的公式作为墓志铭,这深深震撼了张首晟。
自此,“用一个公式概括整个世界”成为张首晟的梦想,也让他决定将毕生的精力都贡献给物理学研究。
还有一个选择对张首晟产生了深远的影响。当年在柏林自由大学学习时,张首晟一直将大统一理论当成自己的学术目标。因为这是爱因斯坦努力一生的事业,也是杨振宁的领域。
但是当他师从杨振宁时,杨振宁却鼓励张首晟去研究凝聚态物理。杨振宁认为他自己所处的领域要想有所突破已经很难,而凝聚态物理刚刚兴起,发展很快。
最后,张首晟在杨振宁的指导下,开始在凝聚态领域工作。
接下来,1996年,年仅33岁的张首晟被评为斯坦福大学终身教授。随后,凭借拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应两项理论的发现,张首晟于2010年获得欧洲物理奖;2012年获得美国奥利弗巴克利奖和狄拉克奖;2014年获得美国富兰克林奖。
张首晟多年被汤森路透预测会得到诺贝尔奖,杨振宁则评价“他获得诺贝尔奖只是时间问题”。不知道天使粒子的发现,是否能让张首晟众望所归。(编辑/起点)