在《自然》雜志上，設計一組物理學家發表了一篇論文，可釋指出一種新的放量超薄材料被設計用來制造難以捉摸的量子態。這些量子態被稱為“一維majorana零能模”，現象對量子計算有很大影響。超薄材料kwE

量子計算機的設計核心是量子比特，用于高速計算。可釋量子比特對計算機周圍的放量噪聲和干擾非常敏感，這會在計算中引入誤差。現象一種新型的量子比特，稱為拓撲量子比特，可以解決這個問題，而一維majorana零能模可能是制造這種拓撲量子比特的關鍵。kwE

什么是“一維馬約拉納零能量模式”？kwE

一維majorana零能量模式，縮寫為MZM，是一組以特定方式組合的電子，因此它們的行為就像一種叫做Mayorana Fermi的粒子，這是粒子物理學家majorana在20世紀30年代首次提出的。如果majorana的理論粒子結合在一起，它們將充當拓撲量子位。問題是，無論是在實驗室還是在天文學中，都沒有發現它們存在的證據。研究人員沒有試圖創造一種在宇宙中從未見過的粒子，而是試圖讓規則的電子表現得像它們一樣。kwE

為了制造MZM，研究人員需要非常非常小的材料。MZM是通過向一組電子提供特定數量的能量，然后將它們捕獲在一起，使它們無法逃逸而形成的。因此，材料必須是二維的，并且在物理上盡可能薄。為了創造一維MZM，該團隊需要制造一種全新的2D材料：拓撲超導體。如圖所示，一維majorana零能模位于二維拓撲超導體的邊緣。kwE

拓撲超導性是發生在電絕緣體和超導體之間邊界的一種特性。為了創建一維MZM，研究團隊需要能夠在拓撲超導體中一起捕獲電子，但這并不像將磁鐵吸引到任何超導體那樣簡單。kwE

研究人員解釋說：“如果大部分磁鐵放在超導體上，就會阻止它們變成超導體。”“材料之間的相互作用會破壞它們的性能，但是要制作MZM，您需要使材料稍微相互作用。訣竅是使用二維材料：它們之間的相互作用足以形成您需要的MZM特征。”kwE

問題是旋轉的本質。在磁性材料中，自旋都在同一個方向上排列，而在超導體中，自旋在相反的方向上交替排列。將磁鐵和超導體放在一起通常會破壞自旋的排列和錯位。然而，在二維層狀材料中，材料之間的相互作用足以“傾斜”原子的自旋，并使它們產生制造MZM所需的特定自旋狀態，這被稱為拉什巴自旋軌道耦合。kwE

查找——維馬約拉納零能量模式kwE

研究中的拓撲超導體由一層溴化鉻構成，只有一個原子厚時才有磁性。研究團隊在硒化鈮超導晶體上生長了原子厚度的溴化鉻島，并用掃描隧道顯微鏡測量了它的電學性質。kwE

福斯特教授說：“需要大量的模擬工作來證明我們看到的信號是由MZM引起的，而不是其他影響。”“我們需要證明所有零件都是組裝好的，以證明我們生產了MZM。”現在，該團隊已經確定他們可以用二維材料制造一維MZM，下一步是嘗試將它們制造成拓撲量子位。kwE

Liljeroth教授說：“這項研究最酷的部分是我們用二維材料制作了MZM。原則上，它們更容易制造，更容易定制性能，最終成為非常有用的設備。”kwE