中科院物理所成果科研团队合影

　　6月8日，中国科学院物理研究所的高鸿钧研究组与靳常青研究组、美国波士顿学院汪自强教授在国际学术权威期刊《自然》上发表论文，报告该联合研究团队实现了大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列，向拓扑量子计算的实现迈出了重要一步。

　　意大利物理学家埃托雷·马约拉纳在1937年理论预言了一种神奇的基本粒子——马约拉纳费米子，它的反粒子就是它本身。科学家们从未在现实中观测到这种粒子，但凝聚态物理学家们却在固体材料中发现了类似的粒子，被称为“马约拉纳准粒子”或“马约拉纳零能模”。四个马约拉纳零能模就可编织成一个拓扑量子比特，这种准粒子的编织操作被认为是实现容错拓扑量子计算的重要途径，可以从原理上解决量子计算无法避免的量子退相干问题，这引起了研究人员的广泛关注。

　　早在2018年，高鸿钧研究团队就与丁洪研究团队合作，首次在铁基超导材料中观测到马约拉纳零能模。随后的研究中，他们进一步给出了一种铁基超导样品表面马约拉纳零能模存在的微观物理机制，澄清了马约拉纳零能模的拓扑本质。2020年，研究团队再接再厉，观测到了马约拉纳零能模的近量子化电导平台特征，给出了铁基超导体中存在马约拉纳零能模的关键性实验证据。与此同时，他们还在其他铁基超导体上观测到了马约拉纳零能模，极大地扩展了马约拉纳零能模载体平台。

　　然而，这些铁基超导材料体系还是存在着材料组分不均一、磁通涡旋阵列无序、不可控以及马约拉纳准粒子占比低等问题，阻碍了其进一步的研究和应用。如何突破当前研究瓶颈，获得大面积、高度有序且可调控的马约拉纳准粒子阵列，向拓扑量子计算更进一步，是当前铁基超导马约拉纳领域亟待解决的问题之一。

　　最近，研究团队对铁基超导体锂铁砷进行了细致而深入的研究，诱导出大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模阵列。同时，这种有序的马约拉纳零能模阵列可被外磁场很好地调控——随着磁场增加，涡旋间距减小，马约拉纳零能模间的相互作用开始凸显，这为下一步实现马约拉纳准粒子的编织以及拓扑量子计算奠定了基础。