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马约拉纳粒子
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捕捉“幽灵粒子”的中国突破(院士讲科普)
人民日报· 2025-11-28 22:00
江门中微子实验装置建成与首个成果发布 - 中国科学院高能物理研究所宣布江门中微子实验装置正式建设成功并发布首个物理成果 [2] - 该实验是我国新一代中微子实验装置,旨在探索被称为“幽灵粒子”的中微子,以解释宇宙演化的奥秘 [3] 首个物理成果详情 - 通过对59天有效数据的分析,实验合作组测量了“太阳中微子振荡参数”的混合角θ12及其相关的质量参数 [3] - 测量精度比此前实验的最高精度提高了1.5到1.8倍 [3] - 实验通过反应堆中微子证实了此前存在的“太阳中微子偏差”,即两种方法对质量平方差的测量结果存在约1.5倍标准偏差的不一致 [3] 中微子的科学重要性 - 中微子是构成物质世界的12种基本粒子之一,占了1/4,在宇宙中广泛存在,但由于几乎不与其他物质作用而难以探测 [4] - 研究中微子可能有助于解开宇宙中物质远多于反物质的重大谜团,其振荡的CP破坏特性或是关键 [4] - 当前探索重点集中在三个方向:中微子质量起源、三种中微子的质量排序问题、中微子是否为自身的反粒子 [5] 中国中微子研究的发展历程 - 中国的中微子研究建立在多年积累之上,大亚湾中微子实验是关键节点 [6] - 大亚湾实验于2012年发现新的中微子振荡模式并精确测量了混合参数θ13,此后始终保持该参数测量的世界最高精度,直至2020年退役 [6][7] - 大亚湾实验的成果为江门实验铺就了基石,其退役后的部分器件被江门实验继续使用 [7] 江门中微子实验的技术优势与目标 - 实验主要科学目标是确定中微子的质量排序,这是解开后续系列谜题的“钥匙” [8] - 装置建于广东省江门市打石山地下700米处,核心是一个直径35.4米的有机玻璃球,内部装有2万吨液体闪烁体 [8] - 装置规模比国际同类设备大20倍,分辨率则高1倍 [8] - 攻克了三大技术难题:用钢网架支撑有机玻璃球克服巨大浮力、液体闪烁体纯度比大亚湾实验高数百倍且光衰减长度超过20米、自主研发的光电倍增管探测效率国际领先 [8] 实验的长期规划与国际合作 - 江门中微子实验装置的设计寿命长达30年 [9] - 未来探索范围将拓展至太阳中微子、地球中微子研究,并能捕捉银河系内超新星爆发的中微子信号 [9] - 这是一个重大国际合作项目,有来自17个国家和地区、75个科研机构的700多名研究人员参与 [9]
一颗芯片,花费巨头数十年
半导体芯闻· 2025-03-17 10:42
量子计算行业竞争 - 几乎所有大型科技公司都在努力打造实用的量子计算机,量子比特可以同时存在于两种状态,以指数级速度执行某些计算 [2] - 微软采用的方法比谷歌等竞争对手风险更大且接受度更低,其Station Q团队由数百名化学家、工程师和数学家组成,已研究近20年 [2][3] - 谷歌和D-Wave Quantum等公司已宣布在量子计算领域取得进展,行业竞争激烈 [4] 微软量子研究进展 - 微软宣布研发出能产生马约拉纳粒子的芯片,该粒子可作为量子计算机基础,可能将量子设备诞生时间从几十年缩短至几年 [3] - 公司每年在量子研究上投入约3亿美元,虽远低于AI等项目,但20年积累近期取得突破 [3] - 微软在《自然》杂志发表论文称已识别并测量马约拉纳粒子中的信息,但学界对其数据真实性存在争议 [5][7] 技术路径与挑战 - 微软采用拓扑超导体技术,通过冷却至接近绝对零度的细导线生成马约拉纳粒子,其特性可用于制造量子比特 [5] - 量子比特易受干扰导致错误,可靠性是商业化主要障碍,微软试图通过拓扑方法解决此问题 [5] - 学界批评微软的马约拉纳粒子观察可能是幻象,数据存在差异,但公司表示将发表后续研究并接受独立审查 [7] 历史背景与团队动态 - 微软量子团队负责人Chetan Nayak从高中起受量子物理启蒙,团队分布于加州、雷德蒙德和欧洲实验室 [4][5] - 2016年公司内部曾认为量子研究缺乏商业潜力,但近期进展扭转了高层态度 [3] - Nayak希望在未来几年实现量子比特芯片的稳定性和功能扩展,而非长期投入 [7]