Majorana費米子在奈米線首度現蹤
- 上線日期：2012/5/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
荷蘭的研究人員利用奈米線(nanowire)構成的拓撲絕緣體(topological insulator)與超導體相接觸，在接面處發現了Majorana費米子(fermion)的存在，不過此處的Majorana費米子並非基本粒子，而是由電子集體行為(collective behavior)所表現出來的準粒子(quasi-particle)。
Majorana費米子是義大利理論物理學家Ettore Majorana於1937年首先提出，該粒子是它自身的反粒子。與大家熟知的狄拉克費米子(Dirac fermion)不同的是，Majorana費米子遵守非阿貝爾(non-Abelien)統計，因此能抵抗環境造成的雜訊，這點對於量子資訊的發展相當重要，因為相較於其他會受到環境擾動的系統，Majorana費米子可以在不受外界影響下傳送量子資訊。
理論學家預測，Majorana費米子有機會出現在拓撲絕緣體與超導體的接面處，拓撲絕緣體指的是絕緣才性塊材因為具有特殊的表面電子態，而在表面具有導電性。當拓撲絕緣體與超導體接觸時，表面態會變成超導性，而由於表面態算是「半調子」的二維電子系統，它們形成的超導態也會是「半調子」。物理學家相信在這種條件下可以產生具有Majorana費米子行為的準粒子。
以Leo Kouwenhoven為首的Delt科技大學及Eindhoven科技大學研究團隊將銦(In)鍶(Sr)奈米線做為拓撲絕緣體，並使其橋接由氮化鈮鈦製成的超導體電極與普通的金電極，接著冷卻到數十mK，並沿著奈米線外加一磁場。研究人員測量流經奈米線的電流如何隨電壓變化，結果觀察到在無外加磁場時，在電壓為零的兩端各有一個小峰值，這兩個小峰的位置並不隨外加磁場或電場改變，該團隊認此現象的唯一解釋就是奈米線的一端出現了Majorana費米子對。
研究團隊承認他們的量測結果並未證實Majorana費米子具有預期之拓撲特性，因此他們提議進行許多新實驗去量測這種準粒子，以理解其性質。詳見Science | DOI: 10.1126/science.1222360。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/apr/19/first-hint-of-majorana-fermions-spotted-in-nanowires
譯者:劉翼綱(彰化師範大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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