過去約二十年間針對拓撲量子計算的研究，主要集中於具有非阿貝Ψ爾編織效應的Majorana零模。這種非阿貝爾編織效應來源於Majorana零模在編織過程↘中大小為π的非阿貝爾幾何相位和Majorana零模基態構成的簡並空間，而其中由Aharonov-Bohm效應所引起的幾何相位π又來源於渦旋態的周期↙性邊界條件，以及Majorana零模有效電荷是超導體中庫珀對電荷的二分之一的特性。
最近，北京大學“博雅”博士後、北京大學物理學院量子材料科學中心吳宜家在合作導師謝心澄院士的指導下，與西安交通大學理學院劉傑副教授、蘇州大學物理科學與技術學院江華教授、浙江師範大學物理與電子信息工程學院陳華副教授、北京師範大學物理學系劉海文教授等合作，深入研究了利用自旋超導實現非阿貝爾編織效應的可能性。聯合研究團隊註意到如果自旋超導體具有拓撲非平庸的性質，那麽其中的渦旋束縛態同樣具有上述Majorana零模所具備的三大特征：簡並基態、1/2大小的有效“荷”、周期性邊界條件。相比於拓撲超導體中的Majorana零模，自旋超導體中的有效“荷”是指自旋而非電荷。相應地，在自旋超導的非阿貝爾編織過程中，大小為π的非阿貝爾幾何相位將由Aharonov-Casher效應而非Aharonov-Bohm效應引起。基於上述思路開展的理論研究指出了在自旋超導態中利用Aharonov-Casher效應實現非阿貝爾編織的可能性。
由於電邁斯納效應，自旋超導態中會出現電場通量梯度所形成的渦旋。在拓撲非平庸的自旋超導體中，該渦旋附近會束縛一個有效自旋是激子自旋1/2大小的拓撲邊態。利用該1/2大小自旋的Aharonov-Casher效應，該拓撲邊態可以展現出與Majorana零模類似的非阿貝爾編織特性。此外，相比Majorana零模，上述自旋超導體中的拓撲邊態具有非零的電荷，因而原則上更容易為實驗所探測。聯合研究團隊還從電磁多極矩展開的角度，指出了自旋超導是除電荷超導外，利用電磁荷實現非阿貝爾編織的“最小”方案。實驗上，拓撲非平庸的自旋超導態可通過帶有錯列勢的鐵磁石墨烯等體系實現。上述進展指出了一條有別於傳統電荷超導與Majorana零模的，研究非阿貝爾編織效應乃至拓撲量子計算的全新途徑。
摘自美國麻省理工學院文小剛教授Facebook個人主頁的一︾幅漫畫。漫畫中的科學家將一個電子劈成兩半，文小剛教授以此漫畫比喻科學家將電子一分為二得到Majorana零模，而Majorana零模的編織效應滿足非阿貝爾統計。謝心澄課題組和合作者的方案則是將一個自旋一分為二，並藉此實現非阿貝爾編織效應。
2022年3月11日，相關研究成果以“自旋超導體中利用Aharonov-Casher效應實現非阿貝爾編織”（Non-Abelian Braiding in Spin Superconductors Utilizing the Aharonov-Casher Effect）為題在線發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）。吳宜家為第一作者，劉傑和謝心澄為共同通訊作者。
上述研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性〗先導科技專項、中國博士後科學基金等的大力支持。
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