说到“费米子”凝聚态物理是干什么的，很多人乍一看可能会一头雾水。
马约拉纳费米子是日本化学家马约拉纳在1937年做出的预言，即这种奇特的粒子以特殊的种类存在，粒子本身与其反粒子完全相同。 在接下来的80年里，世界各地的化学家们仍在寻找这种“正负”粒子存在的证据，但一无所获。
突破发生在2016年，中国科学家贾金峰团队率先“捕捉”到这个神秘粒子，并在国际上首次准确探测到马约拉纳费米子的存在，这也意味着人类取得了重大突破在量子化学领域。 ，这一发现不仅有助于量子计算机的发展，也为信息技术带来了革命性的变化，能够进一步揭开暗物质的奥秘。
“我们正在做的是清楚地了解马约拉纳费米子的性质，然后我们可以操纵它，在我们希望它出现的地方。如果做到这一点，我们就可以用它来做拓扑量子估计。” 中国科学院教授、上海交通大学数学与天文大学副校长、南方科技研究院代理副院长贾金峰日前在接受第一财经专访时表示前。
就在去年3月，贾金峰和郑浩团队的科研成果“超导态‘分段费米面’的实验否定”被选为超导计算机的核心部件之一。 晶闸管的发展提供了一条可能的理论路径。
作为找到打开拓扑量子计算机之门“钥匙”的科学家，神秘粒子“捕手”是如何找到马约拉纳费米子的，未来又将如何“驾驭”它们？
收敛化学与我们的生活有什么联系
化学作为一门研究自然界基本规律的科学，不仅阐明了自然界许多现象背后的原理和机制，而且是支撑人类科学技术发展的关键。 在贾金峰看来，自己虽然从事化学领域的研究，但在收敛化学领域的主要工作主要是研究各种材料，因此也与国民经济生活息息相关。
收敛化学作为数学的一个分支，是一个高度多元化的研究领域，既有超导体、磁性材料、半导体等相对传统的研究方向，也有一些新兴的前沿研究方向，如拓扑化学、界面超导、量子反常霍尔效应，以及各种复杂收敛系统的研究，如新型生物和能源材料。
“我认为20世纪人类最伟大的两个发现，一个是激光，一个是计算机，都是收敛化学研究的成果。” 贾金峰告诉记者，从半导体，到后来形成的晶体管，再到集成电路，包括电脑、手机在内的各种信息技术，都与融合化学息息相关。 此外，他们还研究与磁性有关的现象，以及超导性的研究。 “凝聚态化学领域吸引了很多人，我自己对这个领域还是很感兴趣的。”
从2008年开始，贾金峰在拓扑超导量子计算领域从事了15年的研究，接下来他们将继续研究如何操控这个“神秘粒子”。 “追踪费米子是一个非常大的进步。我们仍然需要继续研究它的性质并操纵它去我们想去的地方。”
迄今为止，世界上还没有生产出真正意义上的量子计算机。 重要原因之一是用于量子计算的粒子的量子态并不稳定，而正反粒子马约拉纳费米子的特殊存在，使其态非常稳定。 这一属性或将成为实现量子计算机制造的关键，助力人类开启拓扑量子计算时代。 届时，超级估计者需要花费巨大计算能力来解决的问题，对于量子计算机来说将是小菜一碟。
然而，找到马约拉纳费米子已经如此困难，难道还要更难操纵吗？
“马约拉纳费米子不是传统意义上的粒子，而是准粒子，但也符合马约拉纳的预言，准粒子是收敛化学中的一个重要概念。” 贾金峰介绍。
捕获马约拉纳费米子的过程之所以如此艰难，正是因为它被上面的超导材料所覆盖。 贾金峰团队找到了一种独特的方式，将超导材料放在底部，让拓扑绝缘体薄膜“生长”在其上面，使拓扑绝缘体薄膜表面成为拓扑超导体，将马约拉纳费米子从“暗处” ”到“光明面”去观察。 经过无数次实验和验证，他们首先观察到了马约拉纳费米子在超导涡流中的踪迹，并创新性地在实验中检测到了马约拉纳费米子的空间分布和载流子，这种方法目前在国际上得到广泛应用。
他解释说，为了控制马约拉纳费米子的连接，数学和工程学领域的研究人员需要共同努力来推动它。 “中国联通的操纵应该在几年内实现，更难检验操纵后的结果是否与理论相符。那些是以前没有人做过的研究。但如果这实现了目标，我们就可以用它来做拓扑量子计算。”
科研不能跟风跟热点
数学虽然是人类知识结构的基础，但它并不是年轻人的热门选择，因为做相关的基础研究往往无法在短时间内取得质的突破。 贾金峰还在日常的科普和讲座中，分解了一些“学数学的苦”。 刻板印象。
贾金峰/任玉明 摄
自1983年考入上海大学化学系以来，贾金峰从事数学研究已有40年。 在他看来，基础研究在整个创新链中非常重要，尤其是化学是一门非常有用和有趣的学科。 社会的每一次进步都会给社会带来一些变化。
以日常使用的硬盘为例，硬盘之所以存储容量大、携带方便，是因为人们了解到了“巨磁阻效应”。 “我记得在80年代和90年代，大硬盘的存储容量只有几十兆字节，但现在小硬盘可以达到很多TB。这些发展都来自数学。” 贾金峰说道。
不久前，他在学校给朋友们做了一场“为什么要学数学”的讲座，鼓励同学们今后积极投身于化学等领域的科学研究。 “通过这次讲座，我想让他们知道，儒家化学是一个非常好的选择，即使它有挑战。但生活中一定要有挑战，挑战很有趣。”
贾金峰还提到：“以前学数学很多年很辛苦，现在我们国家条件很好，不管是科研经费还是科研仪器都有了很大的进步。特别是这几年，我们有了更注重科技人才的发展，我们做基础研究，收入不比其他行业差。
在他看来，当下比资金和先进仪器更重要的是社会上基础研究的整体氛围。 “当全社会的人都意识到基础研究的重要性时，他们就会意识到做基础研究的重要性，而不需要我们去推动它，就会自发地加强基础研究，与做基础研究的人合作，促进基础研究的发展。各行各业。这是一个良好的发展环境。
对于想从事科学研究的年轻人凝聚态物理是干什么的，贾金峰也给出了亲身经历的建议。 他说，做科学研究特别是基础研究，要有新思路，不能重复别人的工作，不能追热点。 “最重要的是坚持自己的观点，只有坚持自己的观点，然后去做自己认为重要的事情，才会有突破。” 此外，你必须冷静。 “人家不做这个东西，你要能静下心来，也就是能坐板凳，一旦你做了，这就是你的原创。”