寻找马约拉纳摇滚明星。图片。图片来源：马克西姆博罗夫科夫

最常见的粒子是电子和光子，它们被认为是费米子和玻色子大家族的例子，自然界中的所有其他粒子都属于它们。但还有另一种可能的粒子类别，即所谓的任意子。预计任意子会出现在小到足以限制电子状态波函数的材料内部，因为它们从许多相互作用的电子的集体舞蹈中出现。

其中之一被命名为马约拉纳零模式，是埃托雷·马约拉纳 (Ettore Majorana) 于 1937 年提出的马约拉纳费米子的任意子表亲。马约拉纳斯，正如这些假设的任意子被亲切地称为，预计会表现出许多奇异的特性，例如同时表现得像粒子和反粒子，允许相互湮灭，以及通过在空间中非局部编码来隐藏量子信息的能力。后一种特性特别具有弹性量子计算的前景。

自 2010 年以来，许多研究小组竞相寻找马约拉纳斯。与自然存在于真空中的电子或光子等基本粒子不同，马约拉纳任意子需要在混合材料中产生。实现它们的最有前途的平台之一是基于混合超导体-半导体纳米器件。在过去的十年里，人们对这些设备进行了极其详细的研究，希望能够明确证明 Majoranas 的存在。然而，Majoranas 是棘手的实体，很容易被忽视或与其他量子态混淆。

在《自然》杂志上发表的一篇新论文中，科学家进一步揭开了马约拉纳物理学的神秘面纱。两种成熟的技术首次同时应用于同一设备。令他们惊讶的是，研究人员发现，当从第二种技术(隧道光谱)提供的不同角度寻找它们时，使用一种技术(库仑光谱)观察到的状态，乍一看高度暗示马约拉纳斯。

观察类似于以下隐喻场景。为了寻找传说中的马约拉纳摇滚明星，您透过(来源)门看到了一家酒吧。一场音乐会似乎正在举行。你可以清楚地看到舞台上一位非凡的摇滚明星，穿着马约拉纳服装，唱着马约拉纳歌曲。酒吧里挤满了崇拜他的马约拉纳球迷。然而，当你打开酒吧远端的一扇大(排水)门时，歌迷们争先恐后地离开——其中包括所谓的摇滚明星。作为一个真正的艺术家，真正的马约拉纳绝不会做出这样的事情。

“这正是马约拉纳斯的特别之处。就像真正的摇滚明星不会在有出口时简单地离开舞台一样，马约拉纳任意子凭借称为拓扑保护的深刻数学原理仍然固定在纳米设备的一侧，甚至当允许常规电子从另一侧逃逸时，”研究人员说。

“我们的目的是找出如何查看是否存在马约拉纳。在我们的实验条件下，门只不过是电子进出的隧道屏障。有一个漏门和一个源门。从两种光谱学方法同时在一起，我们的马约拉纳摇滚明星冒名顶替者原来是另一种准粒子。不要误会我们的意思，这些是有趣的超导体准粒子，但不是马约拉纳斯，”科学家们继续说道。

调查结果强调了一个事实，即令人信服的马约拉纳冒名顶替者无处不在。它们可以存在于许多不同类型的设备中，并且可以分别欺骗不同的测量策略。应用于同一设备的两种测量策略的组合通过明显的悖论揭示了冒名顶替者，这种方法可以大大减少未来实验的解释歧义。这是捕获难以捉摸的马约拉纳并最终开始利用其力量的急需步骤。