天使粒子是什么东西什么意思

一个重磅科学发现几乎横扫了大多数中文媒体：科学家们发现了“天使粒子”——马约拉纳费米子。
就在昨天，科学家们表示，他们已经发现了现实中马约拉纳费米子确实存在的证据！
该研究由加州大学和斯坦福大学合作完成，两校的研究团队分别由夏晶教授、王康隆教授和张首晟教授带领。
其中，张首晟教授的团队负责制定实验方案，而加州大学方面的团队负责实际进行实验——
该研究已发表在本月 20 日的《Science》杂志上。
这一发现确实在物理界举足轻重，而在“天使粒子”的光环之下，
如果有一个“隐形”的最大受益者，那可能就是微软。
实际上，在量子计算这场科技巨头们最前沿的竞争中，微软选择了一条“少有人走的路”：
通过操控马约拉纳费米子作为量子比特来实现量子计算机。
这也就意味着，微软在昨天的科学研究发布之前——也就是物理学界还没有百分之百地确定这种粒子能被观测到之前——早就已经开始规划和利用这种粒子来实现量子计算机。

图 | 马约拉纳费米子（蓝色、红色、紫色）在叠加了一层超导体的拓扑绝缘体中运动。电子（绿色）则在拓扑绝缘体边缘运动
其实，微软的量子计算计划早在 2004 年就开始了。时任微软技术与研究战略副总裁的 Craig Mundie 接受了微软科学家、拓扑学大师 Michael Freedman 的建议，由后者全权负责组建量子计算研究团队，也就是成立于 2005 年的 Station Q。
当时，微软其实并没有开发量子计算机的计划，但 Craig Mundie 敏锐的察觉到，必定将会有一种全新的计算方式来颠覆传统计算机。
转机出现在 2012 年，荷兰物理学家在超低温半导体晶体中发现了马约拉纳费米子可能存在的证据——这令远在美国的 Craig Mundie 和 Michael Freedman 感到异常兴奋。
后来，Craig Mundie
回忆道：“这是个非常关键的时刻，因为这一发现为微软的量子计算机之路指明了方向！”

图
| 微软科学家、拓扑学大师Michael Freedman
到了 2016 年 11 月，微软官方网站刊文指出，其已经潜心进行了十多年量子计算机的研发工作，
是时候将研究成果付诸于实践，并打造出属于微软的量子计算工程样机了。而且微软宣称，经过十多年的积淀，这可能是一台能击败谷歌和IBM的量子计算原型机。
毫无疑问，微软在这种难以制备的量子比特上下了很大的赌注。实际上，这种基于马约拉纳费米子的量子比特具有可靠性高的特性，从工程学上看，
容易实现扩展和量产。
同时，这种量子比特是一种拓普量子比特，而根据拓扑量子计算理论，在足以清除传统量子比特信息的外界扰动中，拓扑量子比特依然可以保持其可靠性。
然而，相比之下，在选择哪种材料作为量子比特的问题上，谷歌、IBM采用了与微软持完全不同的技术底牌——
使用超导导线环作为量子比特。
所以，对前者这两家公司来说，这次发现的“天使粒子”
甚至更适合被称作“魔鬼粒子”
。

图 | IBM于5月最新发布的17量子比特芯片
实际上，马约拉纳费米子其实并不是一个全新的概念，其历史可以追溯到 1928年。
当时，物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）从他的狄拉克方程中提出了这样一种理论：宇宙中的每个基本粒子都有一个相对的反粒子
——反粒子具有与对应粒子严格相同的质量、寿命、自旋等“永远为正的”参数，但它们的所带电荷与对应粒子的正好相反，正反粒子相遇时会相互泯灭并放出能量。