| 2022年6月22日 |
拓撲超導體:難以捉摸的馬約拉納粒子的沃土（Nanowerk新聞一項新的多節點FLEET綜述研究了在鐵基超導體中尋找馬約拉納費米子(事，鐵基超導體中的馬約拉納零模）. |
| 難以捉摸的馬約拉納費米子，或叫“天使粒子”，是由埃托雷·馬約拉納在1937年提出的，它同時表現得像粒子和反粒子——令人驚訝的是，它保持穩定，而不是自我毀滅。 |
| 馬約拉納費米子有望實現零阻力的信息和通信技術，解決現代電子產品日益增長的能源消耗(已占全球電力消耗的8%)，並為計算帶來可持續的未來。 |
| 此外，正是拓撲超導體中馬約拉納零能模的存在，使得這些奇異的量子材料成為實現拓撲量子計算的主要候選材料。 |
| 凝聚態體係中馬約拉納費米子的存在將有助於FLEET探索未來的低能量電子技術。 |
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| 掃描隧道顯微鏡(STM)圖像:FeSe/STO的邊緣，嵌入的原子分辨率STM顯示了Se原子最頂部的排列和晶體方向。(圖片:艦隊) |
天使粒子:物質和反物質都有 |
| 電子、質子、中子、誇克和中微子(稱為費米子)等基本粒子都有各自不同的反粒子。反粒子的質量與它的普通夥伴相同，但電荷和磁矩相反。 |
| 常規費米子和反費米子構成物質和反物質，並在結合時相互湮滅。 |
| 通訊作者王曉林教授(UOW)說:“馬約拉那費米子是這一規則的唯一例外，它是一種複合粒子，是它自己的反粒子。” |
| 然而，盡管人們對馬約拉納粒子進行了大量的研究，但幾十年來，馬約拉納粒子存在的線索一直難以找到，因為它的兩種相互衝突的性質(即它帶正電荷和負電荷)使它成為中性的，而且它與環境的相互作用非常弱。 |
拓撲超導體:天使粒子的沃土 |
| 雖然馬約拉納粒子的存在尚未被發現，盡管在歐洲核子研究中心(CERN)等高能物理設施進行了廣泛的搜索，但它可能作為單粒子激發存在於帶拓撲和超導並存的凝聚態體係中。 |
| UOW的FLEET博士後Muhammad Nadeem博士說:“在過去的20年裏，馬約拉納粒子在許多超導體異質結構中被報道，並被證明在量子計算應用中具有強大的潛力。” |
| 幾年前，一種名為鐵基拓撲超導體的新型材料被報道可以在不製造異質結構的情況下承載馬約拉納粒子，這對在實際器件中的應用具有重要意義。 |
| “我們的文章回顧了這些材料的最新實驗成果:如何獲得拓撲超導體材料，拓撲態的實驗觀察，以及馬約拉納零模的檢測，”第一作者UOW博士候選人Lina Sang說。 |
| 在這些係統中，準粒子可能扮演一種特殊類型的馬約拉納費米子，如“手性”馬約拉納費米子，它沿著一維路徑運動，馬約拉納費米子“零模式”，它保持在零維空間中有界。 |
馬約拉納零模的應用 |
| 如果這種含有馬約拉納費米子的凝聚態係統可以在實驗上獲得，並且可以用一種簡單的技術進行表征，這將有助於研究人員引導低能量技術的工程，這些技術的功能是通過利用馬約拉納費米子的獨特物理特性實現的，例如容錯拓撲量子計算和超低能量電子技術。 |
| 本月在澳大利亞悉尼舉行的重要國際半導體物理會議(ICPS)將討論物質拓撲態中的馬約拉納費米子、拓撲絕緣體和韋爾半金屬。 |
| 的IOP 2021量子材料路線圖研究了基於自旋軌道耦合(SOC)的量子材料在基於馬約拉納模式的拓撲器件中的作用，在強SOC材料和超導體之間的邊界以及鐵基超導體中提供了證據。 |
