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“天使粒子”论文又被撤稿！微软拓扑量子计算又凉了？

光子盒研究院 光子盒 2023-03-04
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光子盒研究院出品


马约拉纳费米子，又叫天使粒子，由于马约拉纳费米子的反粒子就是它本身，因此它的状态非常稳定，被认为是实现拓扑量子计算机的最佳载体。经过几十年的寻找，近年来多个团队宣布发现了天使粒子，但最近频繁的撤稿为该研究领域蒙上了一层阴影。

荷兰物理学家、前微软员工Leo Kouwenhoven及同事2017年和2018年在《自然》发表的两篇发现天使粒子的关键论文相继被撤稿，其中2018年的论文明确提出他们发现了天使粒子。被撤稿的原因如出一辙，他们隐藏了关键数据。

2017原始论文：
https://www.nature.com/articles/nature23468
撤稿声明：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04704-2
2018原始论文：
https://arxiv.org/abs/2101.11456（《自然》原稿已撤回）
撤稿声明：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x

无独有偶，另一个团队在今天被《科学》杂志撤稿，这篇发表于2017年7月21日的论文显示，研究人员在实验中观测到了手性马约拉纳费米子。论文的通讯作者有4位，分别是何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。

撤稿声明提到，该论文刊发后，未能重现研究结果的读者要求作者提供原始数据文件。随后，原始数据来源受到质疑；而且，对原始数据和已公布数据的分析，揭示了严重的违规行为和差异。这些问题导致《科学》杂志的编辑对论文结论失去了信心，因此进行编辑撤稿。

原始论文：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aag2792
撤稿声明：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf7575


此事一出，很多人认为在拓扑量子计算路线上走的最前面的微软又凉了，但微软对此并没有太多反映，因为他们早就有了替代方案，已经与Kouwenhoven团队分道扬镳。

今天，微软发表了一篇新的博客，宣布他们取得拓扑量子计算突破的论文开始接受所有人的审查了，这显示了微软的强大信心。

预印论文：
https://arxiv.org/abs/2207.02472


今年3月，微软就公布了这一重大突破。

拓扑量子比特的保真度、速度和大小由一种称为拓扑间隙的特征能量控制。前提需要可靠地产生物质的拓扑，并通过实验验证量子比特的子组件处于拓扑相，以及准备好进行量子信息处理。但这并不简单，因为拓扑相的特征是基态的长程纠缠，传统实验探针不容易获得。

微软Azure Quantum团队去年提出的“拓扑间隙协议”(TGP)解决了这个困难，作为通过量子输运测量确定拓扑相的标准。如果能够通过该协议，就证明存在拓扑间隙。为此，他们设计了一种设备：拓扑超导线的末端有马约拉纳零模。线的两端都有一个实数费米子算符。

最终，微软团队在这个设备上测量到了超过30μeV的拓扑间隙。这是一个里程碑式的科学进步，也是拓扑量子计算之旅的关键一步。拓扑量子计算依赖于任意子的融合和编织(拓扑准粒子的两种原始操作)。拓扑间隙控制着物质的基本状态为这些操作提供的容错能力。

总之，微软通过马约拉纳零模和可测量的拓扑间隙创建和维持量子相位的能力，消除了产生拓扑量子比特的最大障碍。基于拓扑量子比特的量子计算机预计比其他已知量子比特构建的机器表现更稳定。


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