绅士老司机|我们花好几年时间，才知道马约拉纳费米子长什么样( 二 )
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更重要的是 ， 找到马约拉纳费米子以后 ， 还可以做拓扑量子计算 。 什么是拓扑量子计算？我最后会提一下 。 大家就记住马约拉纳费米子除了在理论上、基础研究上有重要性之外 ， 还可以用来做拓扑计算 ， 所以它既在理论上有重要性 ， 在实际应用中也很重要 ， 所以他的预言出来之后 ， 人们一直在找寻它 。
但是怎么找？下面我就讲讲我们是怎么找马约拉纳费米子的 。 在讲之前 ， 还要讲一下 ， 我们找的马约拉纳费米子是一种准的粒子 ， 不是像电子、质子是一个真的粒子 。 准粒子是个什么概念呢？这里还要再解释一下 ， 就是说在凝聚态这个体系里面 ， 只有电子和原子核 。 在这样一个体系里面 ， 如果你把很多个电子、原子凑在一块儿 ， 按照某种形式把他们组合在一块儿 ， 就有了一种特殊的性质 。
这个特殊的性质可以把它看成是跟马约拉纳费米子一样 ， 就是它遵从同样的马约拉纳方程 ， 所以我们就可以把它看作是一个准粒子 。 它其实不是由单独的一个粒子组成 ， 是由很多的电子、原子组成一块凑成的一个东西 ， DIY出来的这么一个粒子 ， 所以这叫准粒子 。
我们想找的不是一个真的单个的粒子 ， 是一个准粒子 ， 是在固体里面 ， 我们经常提到的准粒子 ， 它是代表很多个电子、原子共同的性质 。 知道了这个以后 ， 我们就可以开始进行下一步了 ， 看看怎么找这个马约拉纳费米子 。
马约拉纳费米子是存在一种叫做拓扑超导的材料里面 。 所有自然界的材料 ， 它们有导电的 ， 有不导电的 ， 导电的叫导体 ， 不导电的叫绝缘体 。 超导体电阻为0 ， 它比一般的导体要好 ， 就是在导电过程中没有电阻 ， 这叫超导体 。
超导体前面加两个字叫拓扑超导体 ， 这个东西是什么材料呢？这里我再解释一下 ， 拓扑超导体是拓扑绝缘体发现以后 ， 人们发现的另外一种物质的状态 ， 这是一种新型的超导体 ， 在它的表面就会存在着马约拉纳费米子 。
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但实际上自然界中我们发现了成千上万种超导体 ， 没有一种是拓扑超导体 。 拓扑超导体在自然界中不存在 ， 这就是一个很大的问题 。 就是说你要找到马约拉纳费米子 ， 就必须找拓扑超导体 ， 但是拓扑超导体在自然界中没有 ， 怎么办？
还好我们前面听说过有一个叫拓扑绝缘体的材料 ， 有一个理论预言 ， 如果把拓扑绝缘体和超导体放在一起 ， 他们俩就可以再组合成拓扑超导体 。 如果我们把拓扑绝缘体和超导体组合在一起 ， 怎么样把它巧妙地组合起来 ， 组合出这种拓扑超导体 ， 然后我们就可以做马约拉纳费米子了 。
我们的方案就是从这开始的 ， 组超导体并不是那么容易 ， 我们在做这个实验之前 ， 我们有一定的实验积累 ， 我们把扫描隧道显微镜和一种叫分子数外延的寻找材料的方法结合在一起 ， 这样我们在材料制备上就达到了世界领先水平 。 我们可以一个原子层一个原子层的去找原子 ， 这样找出来的材料应该是世界上最好的纯度 。
有了这些技术以后 ， 我们就通过另外的一个实验的设计 ， 很容易的找出了拓扑超导体 ， 并且通过巧妙的设计 ， 把这个拓扑超导体设计成比较有利于我们的实验观察的形式 。 所以有了这个材料之后 ， 我们就可以比较好的进行我们的实验 。
我们的实验是用了扫描隧道显微镜技术 ， 这个扫描隧道显微镜是目前唯一的能够在实空间里面看见真实原子的显微镜 ， 它的放大倍数非常大 。 说起来这个显微镜很神奇 ， 但是实际上原理很简单 ， 它的原理就是相当于用一个手指头在表面上去摸 ， 原子有起伏 ， 你就会感觉出来 ， 但实际上不是用的手指头 ， 而是用的一个非常尖的针 ， 针从表面上划过的时候 ， 我们去测量针和亚米原子之间的电流 ， 如果针和亚米原子之间非常近的时候电流大 ， 远的时候电流就小 ， 这样我们可以记录表面上的高低起伏有没有原子 。
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