突破性發現：奇異粒子讓量子電腦邁向穩定時代

科學家近期在「馬約拉納零模態」(Majorana zero modes, MZMs)研究取得重大進展，這種特殊粒子有望徹底改變數子運算技術。研究團隊透過精心設計的「三站點基塔耶夫鏈」(three-site Kitaev chain)，結合量子點與超導連結，成功提升MZMs的穩定性，使其更能抵抗環境幹擾。

這項發表於《自然奈米技術》期刊的研究，由牛津大學、臺夫特理工大學、恩荷芬理工大學及Quantum Machines公司共同合作完成。研究結果不僅為容錯量子電腦(fault-tolerant quantum computers)的發展鋪路，更開啟了設計客製化量子材料的新可能性。

馬約拉納零模態是一種特殊的準粒子，理論上能抵抗環境雜訊對量子位元(qubit)的幹擾。這種特性使其成為建構穩定量子資訊系統的理想候選者。然而，由於材料缺陷等因素，實際應用中一直難以實現穩定的MZMs。

為突破此限制，研究團隊採用混合半導體-超導奈米線，建構出由量子點組成的三站點基塔耶夫鏈。這種配置不僅能精確控制量子態，更創造出MZMs物理間距增加的「甜蜜點」(sweet spot)，大幅降低不必要的互動作用。

研究主要作者、牛津大學材料系Greg Mazur博士表示：「我們證明擴充套件基塔耶夫鏈不僅能維持，更能增強馬約拉納粒子的穩定性。未來將在牛津大學建立新的研究團隊，致力開發更具擴充套件性的量子點平臺。」

研究團隊預期，隨著鏈條長度增加，MZMs的穩定性將呈指數級提升，因為末端的粒子會與環境雜訊更加隔離。這項發現為開發大規模量子點陣列提供強大理論基礎，同時也為透過精密裝置工程創造新型量子材料開闢道路。