MZMs是超导体中的零能量的、拓扑非平庸的准粒子，其粒子编织方式是非阿贝尔的，即是即使交换次数相同，以不同次序交换粒子，也会产生不同的量子态（图2a）。这特性与电子和光子等一般粒子截然不同，因为一般粒子的量子态和交换的次序无关（图2b）。MZMs的这项扭结编织特性可以保护MZMs免受局域的干扰，所以它们是实现容错量子运算的理想平台。虽然近年科学家发展出人工制造拓扑超导体的方法，但由于在实验室中实现MZMs编织所需特定磁场，又难似控制对MZMs之间的杂化，而这些实验中的MZMs相距亦甚远，一直无法成功耦合MZMs。

港科大的理论研究团队和上海交大的实验团队合作，利用制备拓扑材料、以扫瞄穿隧显微镜测量和大规模数值模拟的丰富经验，研究出崭新方法来耦合MZMs，突破过往实验的瓶颈。他们在碲化锯中发现了一种受晶体对称性保护的MZMs，首次证实了多个MZMs能同时存在于同一超导涡旋中; 在不涉及远距离移动MZMs和强磁场的情况下，破坏磁性镜像对称性，同一涡旋中操纵了MZMs的杂化。（图3）

上海交大实验团队先探测到在碲化锡/铅异质结中超导涡旋的磁场角度有明显变化（图4a-b），而港科大的理论团队随后进行了大量数值模拟，结果证实各向异性磁性响应源自受晶体对称性保护的MZMs。涡旋态的数值模拟需要庞大的计算资源，该研究的计算中使用了一亿个原子轨道，是同类型计算的100倍以上。为了提高数值算法的效率并降低计算复杂度，他们使用了kernel polynomial method来计算涡旋中MZMs对外场的响应。除了MZMs外，他们的方法也能用来研究超导涡旋中的很多其他新奇的现象。本项研究为受晶体对称性保护的MZMs的测量和调控开辟了全新的可能性，这些新发现为实现超导体中的非阿贝尔统计迈进了重要的一步，更有望构建基于受晶体对称性保护的MZMs的拓扑量子比特和量子门。

*注：香港科技大学刘军伟教授、上海交通大学李耀义教授及贾金锋教授为共同通讯作者。香港科技大学温竣裕、上海交通大学刘腾腾博士、上海交通大学杨浩博士为共同第一作者。

香港留学网（www.hongkongstudy.cn/是香港留学国际学生服务中心旗下：专注于香港一站式留学申请服务的专业网站。香港留学国际学生服务中心是香港专业从事中国留学生来香港，游学，考察，对接的服务组织，主要从事出国留学、留学回国和来港留学以及教育国际交流与合作的有关服务，与国内外相关机构建立了良好的业务合作关系。

服务中心官网：http://www.hongkongstudy.cn/

咨询服务热线：400-0665-211