12月11日,欧洲物理学会(Institute of Physics)新闻网站《物理世界》(Physics World)公布了2015年度国际物理学领域的十项重大突破。中国科学技术大学的“多自由度量子隐形传态”、中科院物理所的“外尔费米子研究”入选其中。
中国科学技术大学教授潘建伟、陆朝阳等完成的“多自由度量子隐形传态”的研究成果名列榜首(“Breakthrough of the Year”)。今年年初,《自然》杂志以封面标题的形式发表了中国科大团队在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态这一研究成果。这项工作打破了国际学术界从1997年以来只能传输基本粒子单一自由度的局限,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实的基础。
据了解,《物理世界》网站在每年年底会组织评选出十项在世界范围内引起轰动的物理学成果。往年入选国际物理学十大突破之榜首的成果有:2014年,欧洲航空局罗塞塔号探测器着陆彗星;2013年,南极观察站探测到宇宙高能中微子;2012年,欧洲核子中心发现希格斯玻色子。
2015年12月11日,英国物理学会主办的《物理世界》(Physics World)公布“2015年十大突破”,中科院物理所研究团队的“外尔费米子研究”入选其中。外尔费米子(Weylfermions)是一种无质量且具有“手性”的电子,未来将可能在量子计算机、低能耗器件等方面有重要应用。
1929年德国科学家外尔提出存在一种无“质量”的可以分为左旋和右旋两种不同“手性”的电子,这种电子被称为“外尔费米子”。但是80多年来,科学家们一直没有能够找到合适的材料,可在实验中观测到外尔费米子的存在。通过对拓扑半金属材料进一步的深入研究,中科院物理所方忠团队预言了在TaAs等材料体系中可实现两种“手性”电子的分离,并且这一系列材料更利于实验测量验证。
2015年初物理所实验团队成功在TaAs晶体中发现了这类特殊的电子,外尔费米子终于第一次展现在科学家面前。具有“手性”外尔费米子的半金属能实现低能耗的电子传输,有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题,同时外尔费米子具有拓扑稳定性,可以用来实现高容错的拓扑量子计算。