Majorana费米子与拓扑量子计算

1937年，Majorana发现Dirac所提出的相对论性协变的电子波动方程，在另一个表象下所得到解可以描述不带电荷的费米子，具有与Dirac费米子不同的性质。在基本粒子领域，对这种Majorana费米子的寻找至今一直在进行中；而在凝聚态物理领域，对拓扑超导体和分数量子霍尔态的研究，人们已经发现了与Majorana费米子有相同行为的准粒子。特别是在二维拓扑超导体系中出现的涡旋元激发包含了零能量的Majorana准粒子，它们在交换操作下表现出非阿贝尔的统计性质，因而有望借以实现拓扑量子计算。文章系统地介绍了凝聚态物质系统中获得Majorana费米子的理论模型和物理实现，并进一步介绍了与之相关的拓扑量子计算的实现方法。