量子计算的再现性危机：Majorana Fermions

影子已经落在比赛中，以检测一种新型量子粒子，马太基亚美食家，可以为量子计算机。作为在这一领域工作的人，我担心，在一系列虚假开始之后，马太基亚领域的大部分是愚弄自己。尚未确认尚未被视为检测到Majorana颗粒的几个关键实验，最初被认为是突破。最近的一个案件以大自然的缩写缩回（见大自然591,354-355; 2021），我与我的同事Vincent Mourik是澳大利亚悉尼新南威尔士大学的物理学家发起的。我们在从未包含的原始实验中获取额外数据后提出了担忧。

很多是有危险的。 Majorana粒子在理论上是他们自己的安替族，并于1937年由意大利物理学家Ettore Majorana预测。计算机巨头Microsoft希望使用Majorana粒子来构建可靠的量子计算机：粒子应制造出异常稳定的量子位。他们周围的科学兴奋就是与引力波和Higgs玻色子的标准。

实验上，研究人员在Loggerhead上，无论是Maveranas是否已被检测到，更不用说它们是否是量子计算的资产。由于索赔的怀疑令人遗憾，但由于其未开发的承诺，该领域有可能获得糟糕的声誉。

在实验室中生产马太科斯非常艰难。实验结合了纳米技术，超导，器件工程和材料科学等尖端场。在最开发的方法中，研究人员必须首先生长纳米线晶体 - 本身就是一个壮举 - 以生产一柱100纳米（千分之一的人发的宽度）。然后，它们必须将电线连接到足够敏感的电路以测量穿过它的单个电子。整个实验必须在绝对零的百分比上大约一百次进行，在地球的磁场10,000倍。

在极端的极端下，当导线中的所有电子被磁化时，Majorana颗粒应该从两个丝端来出现。理论上。

超过100个组尝试过这个。二十几次报告了Majorana表现。这些通常以特征电子信号的形式出现：随着电压在纳米线上变化时的窄峰值。我是第一批观察到这一队的成员，在2012年。更多的论文很快就出现了。在2017年在科学版2中发表的实验中预测的目前的量化值的检测，2017年在2017年出版的实验中，2018年的自然3，许多人被伟大的终极证据解释为Majoranas的最终证据。

在2020年，在进行复制实验后，这些观察结果在审查下进行。科学发表了由宾夕法尼亚州立大学的研究人员在大学公园的实验相矛盾2017年报告4.我的集团从2018年自然研究中复制模式，但表明他们不需要源自Mairmana 5.我们在两端进行了交叉检查在同一个纳米线，但发现目前的峰值仅一端。这违反了Majoranas始终成对的理论的基本期望。反驳率正在加速：研究人员未能确认据称在纳米线8,9中发现的Majorana制度的两个单独文件中的调查结果6,7，9。以及新的铁基超导体，Fe中的电流峰的报告（TE，SE），它归因于科学和自然通信中的Majoranas 10 - 12，在实体审查信函发布后，需要在今年13份审查后变得更加细致。

课程：Majorana颗粒不需要产生电流峰值信号。至少自2014年以来，我们已知更加平凡的解释，例如不是MaxyAnas 14的其他量子状态，由纳米线中的缺陷引起的意外信号，或令人着迷但以前探索了许多电子的合作行为（见“混合信号” ）。然而，肯定文件一直在毫无提及替代解释，创造了辩论在Maveana乐观主义者和悲观主义者之间肆虐的印象。

作为发表和审查积极和负面的Majorana索赔的人，我感觉到更广泛的问题。争议已经开始侵蚀对通过量子物体通过电流的基本实验方法的信心，即使这种强大的技术已经在许多伟大的发现中使用，包括在超导，量子霍尔效应和隧道中的诺贝尔奖励观察。

它已经开始影响我。潜在研究生询问我是否停止了Majorana Research。 Grant Reviewer认为它是方法，而不是选择性数据报告，这导致该字段中的混淆。

在我看来，基本方法往往是错误的，没有被称为“量子传输”。我觉得选择性数据呈现是主要问题。如果所有的文件包含完整或数据的至少适当选择套，量子物理学家可以分配正确的解释，马约拉纳与否。

但我认为研究人员是樱桃挑选 - 专注于与Majorana理论同意的数据，并使那些没有的数据。一个例子：关于FE（TE，SE）的2020科学论文报告了当前的量化行为，作者在一个涡旋中看到的，其中60个评估10.我争辩说数据选择研究人员可以通过一些期刊启用和可能不够严格的审稿人。 （当询问2020年的纸质时，一位科学发言人表示，仔细介绍了结果和结论，包括解释观察量化的替代机制，又仔细展示。）时间和时间，我和其他审查员认为期刊不是为了基于的论文选择性数据呈现，只能看到它们出现在其他（或有时相同）的期刊中。如果单个图表讲述整个故事，有时候真的无需展示所有数据。但是对于Majorana粒子来说，只需搜索数据以识别正确高度的峰值是不足以使得在存在的检测索赔中，特别是当存在替代理论时。

在假设驱动的实验研究中接管，选择偏差是全部容易的。 “最佳”数据通常被认为是那些适合理论的数据。因此，偏差太容易被驳回为可以被丢弃的实验或人为错误。

另一个问题是检查Majorana索赔所需的同行评审的广度。审查在任何多学科领域都很困难。裁判倾向于成为一个主题的专家，并努力判断他人，这留下了差距。例如，理论物理学家可能舒适地评估计算，但不是实验过程，理解如何种植纳米线的材料科学家可能会跳过理论部分。但是需要整体研究的整体视图才能正确评估它。

这是一个太熟悉的故事。在对化学，生物学，物理学，工程和医学科学的“再现性危机”的自然调查中，（参见大自然533,452-454; 2016），选择性报告结果是顶级罪魁祸首。我们已经看到了这几十年。物理学家Robert Millikan的油滴实验超过一个世纪前的着名的一些数据点。他确实接近电子电荷的实际价值 - 但科学不能依赖于这些侥幸。由于如何选择数据，一些Majorana论文正在拒绝不可靠。

凝聚物理群落的行为规范需要更新。只有一个解决方案，并且在董事会上更具问责量。以下步骤将有助于Majorana研究和远远超出。

打开数据。科学家应该在存储库中披露所有数据，并遵守分享标准，例如公平（可求解性，可访问性，互操作性和可重用性）15。一些策法是不可避免的。现代物理实验室收集的数据量高：计算机脚本控制设备，可能每天24小时运行。补救措施是清楚地解释用于执行任何数据选择的协议 - 所以其他人可能会重用或仔细审查它。请记住，数据选择是数据处理的一种形式。

期刊，资助者（包括公司），研究实验室和大学都应要求这些开放的数据实践，因为它们在临床试验，基因组学，地球科学和少数其他学科中进行。共享数据可提高可靠性，促进合作并加快进度。例如，高能量物理社区可以教授他人如何分享研究协议，以便每篇论文是可重复的或可重复的16。

虽然许多出版政策和政府研究行为的政府代码已经需要进一步数据的访问。值得注意的是，美国没有国家代码，与其他国家在研究中投入的其他国家相比。需要进一步的努力来制定自动自动而不是“请求”。由于最近从性质缩回的Majorana纸张的情况显示，看到完整数据对于评估实验可能是至关重要的。

批评者将计数器，即时分享数据不会捕获实验室中的所有内容，这种体验和洞察力 - 工艺 - 具有无法在协议中描述的值。我认为强大的，有用的科学是建立在可靠的过程中，可以重新审视，验证和重新检查需要多次。

开放过程。审稿人需要更具责任索赔。结果是否太好了？有足够的数据呈现了吗？是否考虑过其他解释？应进行交叉检查，使股权更加难以抵押索赔。对于Majorana物理，这是比较当前峰值与理论步预期的磁场的磁场和电场依赖性的基本情况。如果完成，这将挫败许多虚假索赔。

但即使是最严格的评论也可以忽略。如果纸张被拒绝，作者可以自由地忽略他们给予的所有投入，并将他们的稿件发送到另一个期刊。我已经看到了Majorana论文，这些论文已经在出版的科学理由上收到了多个负面评论和拒绝，只有另一个高调期刊的微小变化。开放臭名昭着的不透明出版过程是削减对糟糕研究扩散的关键。

编辑应该承担责任：他们是他们决定的，即使他们缺乏对该特定文件主题的深入专业知识。每个接受的文件都应该将其编辑姓名发布。对于每次退缩，编辑应该在发生的情况下提供他们的观点。所有期刊，尤其是高影响力，需要有社会监督。编辑缩回应该广泛应用，因为等待作者以自己的缩回文件可以采取永恒。目前，大多数期刊甚至没有能力在论文中有自己的调查来调查错误的索赔。在研究界的帮助下，他们应该建立这种能力。

期刊值得称出版出版负面结果，并对物理学中的验证研究标准化。愿意分享其结果的研究人员应得到应受欢迎的关注。例如，美国物理社会在否定的Majorana持有的邀请会议在其Virtual 2021 3月会议上。

什么是Majorana Research？它仍然可行和重要。但是，在我看来，关键发现尚未制作。现在需要一种浓缩的努力来改善我们的纳米线材，实验技术和数据分析，以及梳理替代解释。需要可靠的证据，粒子确实是他们自己的aliparticles - 我们的眼睛对完整数据。