作者:文乐乐 来源:中国科学报 发布时间:2025/8/20 15:17:51
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备受争议的量子计算论文得到修正,但疑虑犹存

 

几十年来,物理学家一直为一个想法所吸引:微观设备中的超冷电子可以集体行为,形成能够抵抗噪声的准粒子——这种噪声既包括环境扰动,也包括困扰所有量子系统的固有原子扰动。这些马约拉纳准粒子的韧性,可能使它们成为构建量子比特的理想候选者。然而,旨在证明其存在的研究一直未能得出确凿结论。

2018年9月,丹麦哥本哈根大学物理学家、时任微软研究员Charlie Marcus领导的一个团队,在预印本服务器arXiv上公布了一份手稿,描述了一种生成马约拉纳准粒子的新方法。一年半后,他们加入了理论模拟证明他们的结果,并在《科学》发表了这项研究。

然而,两位物理学家——美国匹兹堡大学的Sergey Frolov和目前在德国于利希研究中心工作的 Vincent Mourik,对该数据的有效性提出了质疑。2021年7月,《科学》针对该论文发布了一篇编辑部“声明”,对潜在问题提出了警告。据《自然》报道,现在,《科学》撤销了该警告,论文作者则对论文的补充材料发布了一份长达20页的更正。 

论文作者表示,他们对这一结果感到欣慰。“这并不是在纠正任何错误。”论文作者之一、哥本哈根大学的物理学家Saulius Vaitiek?nas说,“我们是在总结并提供更多信息。”

然而,Frolov认为,论文中的数据并未全面反映设备中的电子行为,并要求撤回该论文。“我不相信这些数据。”他说。

《科学》负责监督物理科学投稿的编辑Jake Yeston表示,该期刊决定不撤回这篇论文,因为“没有一个明确的学界共识认为它明显是错误的”。但Yeston也说,原始论文中信息的缺失是一个问题,现在这个问题已经得到解决。 

13年前,Frolov和Mourik在《科学》上发表了另一项研究,报告了马约拉纳准粒子存在的证据。当2018年哥本哈根大学团队的手稿在arXiv公布时,Frolov和Mourik对此表示怀疑,们要求查看所有数据。电子邮件显示,哥本哈根大学团队于2020年11月公布了更多数据。两位批评者分析了研究团队提供的信息,认为数据不完整且与研究的核心主张相矛盾。

然而,哥本哈根大学的一项内部调查认为“论文没有问题”,并且研究团队已经提交了其全部数据。同时,《科学》的编辑对该论文表达了担忧,2021年10月,Yeston向哥本哈根大学提出申诉,要求“由专家进行独立、透明的调查”。

2022年6月,该大学组建了一个由独立物理学家组成的专家小组开展这项工作。在长达一年的调查中,他们未发现任何学术不端行为,但指出该团队对数据的选择导致了“结论没有充分反映结果的可变性”。不过,他们表示,被排除的数据并未削弱论文的主要结论。

对于Frolov和Mourik来说,一大问题仍然是哥本哈根大学团队选择的“隧穿区”,即设备被扫描的低电导率范围。  调查小组同意隧穿区的选择标准“具有物理意义”,但表示包含所有电压数据“将能更清晰、更真实地描绘出复杂行为”。而此次更正包含了对隧穿机制的详细描述。

尽管奥地利科学技术研究所(ISTA)的研究人员已经研究了类似的纳米线,但还没有一个研究团队能重现哥本哈根大学团队的结果。 

 Marcus认为,ISTA的研究并不是他们研究的完全重现,例如,它依赖于不同化学物质来制备纳米线。他表示,很乐意为其他团队提供纳米线以尝试复现,但迄今为止还没有人接受。

哥本哈根大学团队工作的不确定性,很大程度上源于物理世界的混乱,即使是最小的缺陷造成的无序状态也会破坏量子态,使数据选择变得充满挑战。“目前,对于所有马约拉纳准粒子的实验探索来说,这都是一个无法回避的现实。”独立专家小组在报告中写道,“重要的是,作者要提高警惕,避免确认偏见。”

 
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