多篇《Nature》和《Science》关于马约拉纳费米子的研究论文近日被撤稿

马约拉纳费米子（英语：Majorana fermion）是一种假设粒子，它的反粒子就是它本身，1937年，埃托雷·马约拉纳发表论文假想这种粒子存在，因此而命名。与之相异，狄拉克费米子，指的是反粒子与自身不同的费米子。

因为马约拉纳费米子的反粒子就是它本身这一特殊属性，发现它的踪迹对解释宇宙中各种未知的难题具有重要意义。不仅如此，马约拉纳费米子因可以在量子计算过程中形成稳定的比特，考虑到目前量子计算领域的巨大发展潜力，包括微软、IBM等知名IT巨头纷纷投入大量资金，争相占领量子计算领域的制高点。

2017年7月21日，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）王康隆/何庆林课题组主导，斯坦福大学张守晟课题组及上海科技大学寇煦丰课题组等8家单位合作在Science 在线发表题为“Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure”的研究论文，该研究首次在磁性拓扑绝缘体薄膜与超导体结合的异质结构中发现了一维手性马约拉纳费米子存在的证据。此次工作也是继2016年6月上海交通大学贾金锋课题组（在Phys. Rev. Lett 上发表题为“Majorana Zero Mode Detected with Spin Selective Andreev Reflection in the Vortex of a Topological Superconductor”的研究论文）发现基态马约拉纳费米子存在的证据之后，该领域又一重大发现，这让我们距离彻底揭开马约拉纳费米子的神秘面纱又近了一步。

谷歌Scholar显示，该论文到目前为止共被引用596次。但是，在2021年12月16日，Science 发表了关于”Editorial Expression of Concern“的文章，文章中指出结论不可靠。近日（2022年11月18日），Science正式对该文撤稿。记录显示，三位作者同意撤稿，14位作者不同意撤稿，两位作者没有回应编辑质询，通讯作者之一，张首晟教授于2018年去世。

另外，2020年3月27日，丹麦哥本哈根大学S. Vaitiekėnas等人在Science 在线发表题为“Flux-induced topological superconductivity in full-shell nanowires”的研究论文，该研究该研究提出了使用磁通量施加到围绕半导体纳米线芯的完整超导壳的 TSC 的途径。隧道进入磁芯揭示了接近零外加磁通的硬感应间隙，对应于零相绕组，以及一个在一个外加磁通量子周围具有离散零能态的带隙区域，对应于 2π 相绕组。 理论分析表明，超导相的绕组可以引起向支持马约拉纳零模式的拓扑相的转变。在一个通量量子周围测得的库仑阻塞峰间距显示出长度依赖性，这与纳米线末端存在马约拉纳模式一致。该研究的发现开启了研究该系统中介观物理和拓扑物理相互作用的可能性。谷歌Scholar显示，到目前为止，该论文被引用133次。在2021年7月30日，Science 发表了关于“Editorial Expression of Concern“的文章，文章中指出结论不可靠。根据以往的经验，只要发表过”“Editorial Expression of Concern“的文章，近95%以上的文章都会被撤稿。

 
此外，2018年3月28日，荷兰代尔夫特理工大学张浩（现在清华大学任职副教授）等人在Nature 在线发表题为“Quantized Majorana conductance”的研究论文，该研究捕捉到迄今为止最令人信服的证据，即在一种特殊的超导体中潜伏着不寻常的粒子。这一结果证实了近十年前首次作出的理论预测。这种量子化电导平台的观测不仅再一次强有力的证明了马约拉纳零模（Majorana zero-modes）的存在，而且为今后的实验设计提供给了一个平台。该项成果进一步地促进拓扑量子计算的发展。2021年4月8日，该文章被撤稿。谷歌Scholar显示，到目前为止，该论文被引用565次。

多篇重量级论文的相继被撤稿，会不会动摇人们对马约拉纳费米子研究的信心？

“这些研究的可重复性问题在逐渐削弱人们对利用电流通过量子物态实现量子计算的基本实验方法的信心。”美国匹兹堡大学副教授谢尔盖·弗罗洛夫（Sergey Frolov）在近日发表于《Nature》的一篇评论中表示。不过，在他看来，主要问题在于选择性的数据发表，而非研究方法本身。对此，他主张，在全面加强问责制的同时，增加科学发表的公开性。

目前，马约拉纳粒子的研究仍在继续。港科技大学物理学戴希教授认为，尽管此次《自然》撤稿可能会影响到这个领域今后几年的资助强度，但这不见得是坏事。“泡沫迟早会戳破，有一个定期戳破泡沫的机制，才能保障一个健康的工作环境。”

“马约拉纳零能模肯定是存在的，我对此充满信心。现在就是一个材料工艺的问题，非常难，但应该没有原则性的困难，相信实验物理学家最终一定会克服的。”他补充说。

相关领域的研究人员依然保持着极大的信心。普林斯顿大学教授阿里·亚兹达尼（Ali Yazdani）表示，“尽管这是退后了一步，但这就是我们向前进步的方式。”马里兰大学理论物理学研究者桑卡尔·达斯·萨尔马（Sankar Das Sarma）则认为马约拉纳零能模的物理完全没有问题，现在只是一个材料制备技术问题。

弗罗洛夫也表示，在实验室中产生马约拉纳费米子非常困难。实验需要结合纳米技术、超导、器件工艺和材料科学等前沿领域。

那么，人类实现马约拉纳量子计算的目标还需要多远呢？从1926年申请第一个晶体管专利，到1947年制造出第一台可工作的晶体管，再到20世纪50年代末研发出让计算机产业得以发展的集成电路硅版本，人类用了30年的时间。桑卡尔·达斯·萨尔马认为，目前的马约拉纳量子计算技术可能处于首个晶体管的水平，真正实现马约拉纳量子计算或许还需要30年。