羿閣 蕭簫 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

一項量子計算領域的重磅研究，被Science撤稿了。

這篇研究首次發現了“天使粒子”的存在證據，一度引發學界轟動。

“天使粒子”即馬約拉納費米子，曾被物理學界視為顛覆量子計算的理論成果，其發現對于實現穩定的量子計算意義十分重大，一旦被證實存在將是“諾獎級發現”。

研究論文的通訊作者之一張首晟，也曾被預測為可能拿諾貝爾獎的學者。

隨著這篇“天使粒子”論文的撤稿，這一領域也再次被推上了風口浪尖：

但與“天使粒子”論文遭遇的評價不同，20名作者中有14名都不同意撤稿。

據《中國科學報》介紹，作者之一加州大學洛杉磯分校教授王康隆回應稱：

撤稿中的相關說法毫無根據。

所以，這篇“天使粒子”論文究竟講了什么，被撤稿的的前因后果又是？

“天使粒子”究竟是什么？

根據量子力學的定義，物質由費米子和玻色子兩種基本粒子組成。

費米子是構成物質的原材料（如輕子中的電子、組成質子和中子的夸克、中微子）；玻色子是傳遞作用力的粒子（光子、介子、膠子、W和Z玻色子）。

這次被卷入輿論浪潮中的“天使粒子”，便是馬約拉納費米子（Majorana fermion）的別名。

馬約拉納費米子，是一種假想費米子，最早由意大利物理學家埃托雷?馬約拉納于1937年首次提出。

△埃托雷?馬約拉納

其獨特之處在于，這種奇異的基本粒子沒有反粒子，或者說它的反粒子就是它自己。

在凝聚態物理學中，馬約拉納費米子以準粒子激發的形式存在于拓撲超導體中，它可以用來形成非阿貝爾統計的馬約拉納束縛態。

這也意味著，一旦其被證實存在，無數科學家夢寐以求的拓撲量子計算將成為可能。

據經濟日報介紹，對于馬約拉納費米子研究的重要性，上海交通大學李政道研究所講席教授丁洪曾表示：

馬約拉納費米子的存在一旦被證實，這將是繼發現“上帝粒子”之后，又一個諾貝爾獎級的重大發現。

正是因此，近些年來，該領域的研究一直競爭非常激烈，許多華人科學家都先后拿出了亮眼的成績。

美國斯坦福大學教授張首晟于2008年預言了量子反常霍爾效應，提出了在磁性摻雜的拓撲絕緣體中實現量子反常霍爾效應的新方向。

在經過近4年的研究后，清華大學薛其坤團隊第一次從實驗上證實了該預言，被楊振寧高度評價為“第一次從中國實驗室里發表出來了諾貝爾物理獎級別的論文”。

實驗證實，調節外磁場時，反常量子霍爾效應薄膜會呈現出“量子平臺”，也就是說，量子世界里的電阻只能整數倍地跳臺階。

隨后，張首晟又進一步提出在量子反常霍爾絕緣體與超導體異質結中的手性馬約拉納費米子可以表現為電學輸運測量中的半整數量子化電導平臺：

簡單來說，不同于傳統粒子按整數跳，馬約拉納費米子或許是按半整數跳，也就是“1/2的臺階”。

這一步隨后也被加州大學洛杉磯分校王康隆教授在實驗中證實，并認為它是手性馬約拉納費米子存在的有力印證。

在上述所有研究的基礎上，這次撤稿事件的主角出場了——

2017年，一篇名為“量子反常霍爾絕緣體-超導體結構中的手性馬約拉納費米子模式”的論文刊登在Science上，震驚了全球物理界。

4位通訊作者包括上述提到的張首晟、王康隆，以及何慶林、寇煦豐，均為華人科學家。

他們在超導-量子反常霍爾平臺中發現了具有半個量子電導的邊緣電流，與理論預言的手性馬約拉納粒子十分吻合。

這是在霍爾效應平臺系統中第一個具有確鑿證據的馬約拉納測量結果。

張首晟還為手性馬約拉納費米子取了一個通俗名字——“天使粒子”，他本人也被認為是“很可能拿到諾獎的華人”。

在2014年路透社的諾貝爾獎預測中（2014 Reuters Citation Laureate），也確實出現過張首晟教授的身影。

然而誰也沒想到的后續是，張首晟本人于一年后的2018年12月意外去世，關于“天使粒子”存在的質疑聲也越來越大。

Nature先撤兩篇證據，現在Science也撤了

2020年1月在Science上發表的一篇論文，徹底引爆了學界對“天使粒子”的質疑聲浪。

論文作者、維爾茨堡大學Laurens W. Molenkamp教授課題組，先是找“天使粒子”論文作者要來了原始數據文件，然而看完后疑惑更強烈了。

為了證明這份數據存在問題，來自賓夕法尼亞州立大學的Cui-Zu Chang教授團隊做了一年多實驗，測試了30多個樣品，測試結果均與“天使粒子”論文中給出的這種關鍵現象完全不同。

這篇質疑論文認為，測試結果不太可能用“天使粒子”（即手性馬約拉納費米子）理論的物理模型進行解釋。

但這篇論文發表后，Science編輯們并未第一時間撤回論文。

就在Science猶豫時，Nature率先傳來了的消息。

2020年4月，Nature對一篇名為Quantized Majorana conductance的論文表達了“編輯關注”。

這篇被微軟贊助的Nature論文聲稱，在納米線發現了被稱為“天使粒子”的馬約拉納費米子（Majorana Fermion）存在的有力證據。

然而來自匹茲堡大學的Sergey Frolov和于利希研究中心的Vincent Mourik，在看過原始數據后，對論文提出了質疑。

兩位學者的本職工作都與拓撲量子計算領域相關，而馬約拉納費米子正是這一領域的理論成果。

他們發現，論文數據中存在明顯人為剪輯的數據，對此Nature論文作者回應稱“是為了美觀”。

2021年3月8日，這篇文章終于被撤稿。在發布的撤稿聲明中，團隊承認了之前對原論文中的電荷跳躍相關數據進行了“不必要的修正”。

在越來越大的輿論聲浪下，Science也坐不住了。

2021年12月7日，Science編輯對“天使粒子”論文表達了“編輯關注”，并提醒讀者們注意論文數據的情況。

2022年4月，就在Science進行調查期間，傳來了另一篇Nature“天使粒子”相關論文被撤的消息。

這篇名為Epitaxy of advanced nanowire quantum devices的論文是作者團隊一致主動要求撤稿的，理由同樣是“不適當刪改數據”：

在自查時原始數據時，我們發現了最終發布版本中有些數據被不適當地進行了刪改或裁剪，因此我們收回這篇文章。

一連兩篇Nature論文被撤，Science編輯終于坐不住了。

2022年11月18日，正式傳來了“天使粒子”論文被撤稿的消息，從頁面來看，目前這篇文章已經被引用424次。

對此，Science編輯部給出的理由是：

我們在征求了一些專家的意見之后，做出了這個最終決定，這些專家都簽署了保密協議。

經過仔細和詳盡的審議，編輯們認為，作者們沒有對被要求提供的原始數據中不合規范之處做出科學合理的解釋。

這次論文被撤稿，相關領域的學者如何看待？拓撲量子計算領域專家Sergey Frolov和Vincent Mourik表示：

馬約拉納費米子這一領域非常復雜，它需要跨學科的物理專業知識，也更容易受到不可靠論據的影響，因為沒有多少專家能充分評估實驗結果。我們也擔心論文撤稿會給這一研究領域帶來影響。

但我們仍然相信馬約拉納費米子有未來。

參考鏈接：

[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aag2792

[2]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04704-2#ref-CR1

[3]https://retractionwatch.com/2022/11/17/another-majorana-particle-paper-retracted-this-time-from-science/

[4]https://www.nature.com/articles/nature23468

[5]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/11/489668.shtm

[6]http://stdaily.com/guoji/luntan/2018-08/23/content_703396.shtml

— 完 —

原標題：《?Science撤回“天使粒子”論文，曾被視為諾獎級發現，張首晟等4位華人科學家為通訊作者》

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