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华人科学家发现“天使粒子”,未来可破解全球密码

美国斯坦福大学终身教授张首晟等人7月20日在《科学》杂志发文称,他们首次发现了马约拉纳费米子(Majorana fermion)存在的证据。

燃点君发现,这条科技新闻引爆了昨天的舆论场。

其一,这一发现是由华人科学家主导的,张首晟所发表的论文作者中,有多名华人;

其二,马约拉纳费米子,这一听着高大上的名词,大约有99.9%的人看不懂,却不明觉厉;

其三,同为华人科学家的诺贝尔奖获得者杨振宁,称发现马约拉纳费米子,获得诺贝尔奖只是时间问题。

下面,燃点君要先给你介绍什么是马约拉纳费米子

华人科学家发现“天使粒子”,未来可破解全球密码

组成物质的粒子

从古希腊开始,人类在探索微观世界中,一直希望找到最小的组成单位。当人们从分子找到原子,再发现质子、中子和电子的时候,一度以为已经发现了最小粒子。

但是,夸克出现了。

华人科学家发现“天使粒子”,未来可破解全球密码

夸克和电子

大家在研究夸克的时候,发现不大对,夸克又分了好多种。并且,除了夸克之外,还有其他基本粒子。后来,就归结为两种:一类是费米子,另一类是玻色子。

自旋是量子化的,能取普朗克常数的整数倍是玻色子,半整数倍是费米子。

玻色子包括光子和介子; 轻子、核子和超子都是费米子。

这次发现的马约拉纳费米子有什么独特之处呢?

这要从1928年说起。

那一年,英国物理学家保罗·狄拉克做了一个预言,每个粒子都有其对应的反粒子。

这一预言在验证中,好像是正确的。比如,人们现在都能将正电子应用于医学中了。而正负粒子湮灭发出的巨大能力,也是科学家探索的方向。

但是在1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)做出了一个大胆的预言:

有没有可能存在这样一种粒子,他的反粒子就是自身?

What??是不是又刷新了三观。

燃点君是这样理解的,就像有正数就有负数,有粒子也就有反粒子。但正负和正反之间,总会有一个交界点。这个点,在实数轴上,是原点,就是数字0。那么,马约拉纳费米子在费米子中的地位,就相当于数字0。它不正不反,没有自己的反粒子,遗世独立的存在。

天使粒子”之前,更火的是“上帝粒子”,即希格斯玻色子。

它的特别之处,是因为它是一种自旋为零的玻色子。

“上帝粒子”与空间中的物体的质量的形成有关。有了质量,才能有物体。因此,“希格斯粒子”被认为是一种形塑了世界万物的粒子,没有它,就没有人们所见的世界。

那么,“天使粒子”关系到什么呢?

它与超对称理论以及与暗物质有关,更重要的是,它还能在量子计算领域中发挥巨大作用。

量子计算机是一种利用量子力学波函数进行计算的装置。

前不久,我国的量子计算也取得突破,实现了10个超导量子比特的高精度操纵。

量子计算的基本单元——量子比特是波函数。如果有n 个量子比特耦合在一起,就能够同时表示2的n 次方种状态,它的计算量就会是普通比特的2 的n 次方倍。所以,如果能够制造出100 个量子比特耦合的量子计算机,那它的计算能力相比于普通计算机会有质的飞跃,可以高速处理并行化( 将大量初始状态同时计算) 的任务。

现在量子计算机的一个重要困难就是外界扰动导致的计算错误需要大量步骤进行修正。马约拉纳费米子的独特性,可能会完美解决这一问题。

张首晟在接受采访时说,由于马约拉纳费米子相当于半个传统粒子,一个量子比特可以拆成两个费米子,这就提供了一个绝妙的可能性:一个量子比特的信息能够储存在两个相距遥远的马约拉纳费米子上。这样,传统的噪声极难同时以同样的方式影响这两个马约拉纳费米子,也就很难同时毁灭它们所存储的量子信息。

如果,真的出现了可实用的量子计算机,对于世界是怎样的影响?

别的不谈,现在以数学难题为基础的密码,都将被秒破。

颤抖了吧,地球人!

发布者:RvnFans,转转请注明出处:https://www.nahan.org/2018/12/07/tslz/

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