多年以來，科學家都在尋找馬約拉納費米子（Majorana fermions），最近麻省理工學院（MIT）物理學家在一種常見金屬表面觀察到馬約拉納費米子存在的證據：黃金。由於這是馬約拉納費米子首次被觀察到出現在可以擴大規模的平台，科學家認為，這將有助於量子運算技術發展。
在量子力學中，粒子被分為玻色子（boson）和費米子兩大種，日常物質的關鍵元素：電子、質子、中子都被歸類在費米子，而費米子又可以被分為 3 種類型：不帶質量的外爾費米子（Weyl fermion）、帶質量的狄拉克費米子（Dirac fermions）與反粒子即為自身的馬約拉納費米子。
1937 年時，義大利理論物理學家 Ettore Majorana 首次提出馬約拉納費米子存在的理論，在那之後的數十年間，科學家便一直在尋找這傳說中的神祕粒子。
過去幾年間，陸續有一些科學家都在半導體中找到馬約拉納費米子存在的證據，但一直都無法 100% 證明，同時基於半導體的裝置也讓馬約拉納費米子難以擴大製造。
在《美國國家科學院院刊》（PNAS）的最新論文中，麻省理工學院團隊在自行設計、製造的材料系統中觀察到馬約拉納費米子存在的證據，團隊認為，這是打造穩定、防錯的量子位元的重要一步。
麻省理工學院設計的材料平台由超導材料釩（V）及覆蓋的金奈米線組成，上面還散布著細小、鐵磁化的硫化亞銪（EuS）「小島」，當研究人員掃描這些島嶼附近的表面時，探測到能量接近 0 的訊號峰值──根據理論，這種峰值只會由一對馬約拉那費米子產生。
麻省理工學院物理系資深研究人員 Jagadeesh Moodera 表示，馬約拉納費米子一直是人們夢寐以求的東西，而現在團隊用一種非常簡單的材料就成功看到它們。「我們證明它們就在那裡，穩定且易於拓展」。
如果可以妥善運用，馬約拉納費米子將會是理想的量子位元。這個概念是，一個量子位元由成對的馬約拉納費米子組成，每個粒子都與另一半分開，如果量子噪音影響該對中的一個，另一個應能不受影響，保持量子位元的完整性並正確執行計算。
與基於半導體的傳統方法相比，團隊的設置明顯更是易於實現且穩定，研究人員認為，這項研究對未來量子運算技術的發展將有許多幫助。
「看到成對的馬約拉納費米子是一項重要發現。下個目標是使用這些粒子真的打造一個量子位元，現在我們對如何做到這點已經有些想法。」
（首圖來源：shutterstock）
