1928 年，英國物理學家保羅·狄拉克提出了狄拉克方程，這個方程預言了反粒子的存在。隨后 1932 年卡爾·安德森發現了正電子，證明該理論的正確性。在物理學中，把反粒子于自身不同的費米子成為狄拉克費米子。1937 年，埃托雷·馬約拉納發現一種反粒子，其本身的假想費米子也滿足洛倫茲不變性，后來被命名為馬約拉納費米子。然而，迄今為止在宇宙中并沒有找到一個真實粒子是馬約拉納費米子。

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　　雖然并沒有找到真實的馬約拉納費米子，但把凝聚態物理中涉及的大量電子類比于宇宙中存在的大量粒子，在這個新的“宇宙”中，發現了由大量粒子集體運動模式具有馬約拉納費米子的行為，通常稱為馬約拉納費束縛態(Majorana bound states)、馬約拉納零能模(Majorana zero-mode)等。

“悟空”號暗物質衛星。圖片來源：news.cn

　　基于晶體管工藝的傳統計算機逐漸走到了理論盡頭。人類活動產生了大量的數據已經遠超過了傳統計算機的能力范圍。量子計算具有超越經典計算的并行運算能力，其計算能力遠超過傳統計算機，成為了現階段被公認的最有潛力的解決方案。

　　拓撲量子計算具有魯棒性、高容錯性的特點，理論上在實現量子計算具有一定的優勢。因此基于馬約拉納束縛態的拓撲量子計算成為了一個研究熱點。馬約拉納束縛態服從非阿貝爾任意子統計(Non-Abelian anyon)，它具有最后的結果與操作順序有關的特點。這就提供了豐富的操作空間，使得基于馬約拉納束縛態編織操作構造的量子計算機具有更加豐富的功能。目前，微軟以投入大量資金研究拓撲量子計算。

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　　理論上預言在P波超導體的邊緣存在馬約拉納束縛態，然而在實驗上實現P波超導有很大的困難。2007 年，賓夕法尼亞大學的 Liang Fu 和C. L. Kane 預言利用s波超導體加上非簡并狄拉克拓撲表面態，能夠產生馬約拉納束縛態。之后，實驗上在s波超導體與拓撲絕緣體、納米線、量子反常霍爾絕緣體、原子鏈的異質結結構體系中，證明了馬約拉納束縛態的存在。

　　中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心、中國科學院大學研究團隊（簡稱研究團隊）基于之前對單晶 FeTe0.55Se0.45 的能帶表征、理論計算為基礎，利用極低溫強磁場掃描隧道顯微鏡對單晶 FeTe0.55Se0.45 進行測量，發現在磁通渦旋中存在零能的馬約拉納束縛態，并且其空間位置不隨磁通渦旋位置的變化而變化。絕大多數的零能峰在約 3K 的時候消失，這個溫度高于之前絕大多數馬約拉納束縛態實驗，意味著有可能在液氦溫區實現對馬約拉納束縛態的操縱。

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　　在新的“宇宙”中，越來越多的實驗證明存在馬約拉納束縛態。研究團隊的這項研究表明，有可能在別的材料中，在更高溫度，存在馬約拉納束縛態，這將推動量子計算機的實現。關于馬約拉納束縛態的研究，對回答真實宇宙中馬約拉納費米子真身在哪等一系列問題具有啟發意義。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的宇宙中的神秘粒子，在计算机中现出踪迹的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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