对微软关于鲁棒量子比特的结果持怀疑态度

微软发布了关于实现一种特殊类型粒子的研究结果，该粒子可用于制造特别强大的量子比特。巴塞尔大学的研究人员现在对这些关于所谓的马约拉纳粒子的结果表示怀疑：通过计算，他们已经表明这些发现也可以有不同的解释。

1938年，一位天才突然消失得无影无踪：在购买了从巴勒莫到那不勒斯的渡轮票后，年轻的意大利物理学家埃托雷·马约拉纳似乎从地球上消失了。就在几个月前，他假设了一种非常不寻常的粒子。这些粒子应该是它们自己的反粒子，不带电荷。

在过去的几年里，物理学家们对这些神秘粒子重新产生了兴趣，这些粒子以它们失踪的发明者的名字命名(直到今天还没有解释其失踪的原因)。事实证明，这些粒子可能被用作量子计算机中特别健壮的量子比特。

建造这种承诺令人难以置信的计算能力的计算机的最大障碍是退相干 - 换句话说，来自环境的干扰可以非常迅速地破坏量子计算机执行计算的敏感量子态。然而，如果人们可以使用马约拉纳粒子作为量子比特，这个问题可以立即解决，因为它们由于其特殊性质而具有内在的退相干免疫力。

预期受挫

在《物理评论快报》杂志上发表的一项研究中，巴塞尔大学的研究人员现在已经降低了在不久的将来使用马约拉纳粒子进行计算的期望。由Jelena Klinovaja教授领导的团队表明，微软在2022年发布的结果，根据该结果，该公司的实验室中检测到了马约拉纳粒子，可能毕竟站不住脚。

“微软在实验中采取的道路当然是正确的，”该研究的第一作者、博士生理查德·大卫·赫斯(Richard David Hess)说，“但我们的计算表明，测量数据也可以用其他与马约拉纳粒子无关的效应来解释。

寻找奇异粒子是最高级别的侦探工作，调查人员只需依靠几条线索。他们使用由半导体材料制成的纳米线寻找这些线索，这种纳米线比人类头发细一千倍，与超导体耦合。在这样的系统中，人们怀疑半导体中的电子和空穴可以配对，形成表现得像马约拉纳粒子的准粒子。

特征性异常

通过电导测量，微软的专家发现了这种马约拉纳状态的特征异常，并且还表明超导体 - 纳米线组合的超导特性对施加的磁场做出响应，这表明存在所谓的拓扑相。

在数学中，拓扑学可以通过观察，例如，一个有把手的咖啡杯(一个“孔”)，理论上可以变形成一个甜甜圈(它也是一个“孔”，所以两者在拓扑上是相等的)，但不能变成一个球体(没有“孔”)。相比之下，在马约拉纳州，拓扑是它们梦寐以求的退相干免疫力的原因。

“我们现在已经对微软的实验进行了数学建模，并试图找出这些测量结果是否有其他 - 用科学术语来说'微不足道的' - 解释，”Klinovaja小组的博士后Henry Legg解释说。事实上，巴塞尔的研究人员得出的结论是，目前的异常和超导特性都可以通过纳米线内部杂质的少量无序来重现。

“我们的研究结果清楚地表明，无序在此类实验中起着重要作用，”Jelena Klinovaja说。为了明确地检测马约拉纳态并将其用于量子计算机，人们最终将需要更纯净的纳米线。这也意味着未来几年将不乏实验挑战。