Nature今年首次撤稿給了微軟:研究團隊成員自曝刪改不利資料,量子計算重大進展是假的

量子位發表於2021-03-15
賈浩楠 鬍子豪 發自 凹非寺
量子位 報導 | 公眾號 QbitAI

微軟贊助的研究被Nature撤稿了,而且還是2021年“第一撤”。

原本被物理學界視為顛覆量子計算技術的成果,不過是論文作者刪改資料得來的結論,根本靠不住。

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而被發現的原因,竟是作者團隊內部人員的“秘密舉報”。

原來,這篇論文於2018年登上Nature,不久後,團隊中某人就做出一個“大膽之舉”:將實驗原始資料透露給已經離開團隊的“師兄”。

“師兄”很快發現,真實的實驗結果,不但不能支援結論,而且完全相悖!於是他們毫不猶豫地選擇向Nature捅出真相。

論文被舉報始末

2018年3月28日,受僱於微軟的荷蘭代爾夫特理工大學教授Leo Kouwenhoven,領導他的研究團隊在Nature上發表了名為Quantized Majorana conductance(量化的馬約拉納電導)的論文。

論文聲稱,在奈米線發現了被稱為“天使粒子”的馬約拉納費米子(Majorana Fermion)存在的有力證據

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而如果這種粒子存在,那麼就透過操控這種有諸多優點的粒子,實現一種全新的量子計算機。

可以說,這篇論文的結論直接關乎微軟量子計算路線的未來。微軟量子計算部門的官網至今還寫著對這項技術的憧憬。

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但是,2019年11月24日,論文其中一位作者將整個研究的完整資料,打包發給了團隊之外的兩個人:匹茲堡大學的物理學教授謝爾蓋·弗羅洛夫(Sergey Frolov)和澳大利亞新南威爾士大學的文森特·穆裡克(Vincent Mourik)。

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經過比對,他們發現,關鍵實驗資料與論文中完全對不上,本文的結論,根本不能成立。

於是他們開始懷疑論文公佈的資料是經過修改剪下的(cut)

2020年4月29日,Nature對這篇論文表達了“編輯關注”。

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“編輯關注”說明中指出,論文作者提醒編輯,資料處理方式有潛在問題,可能對結論有影響,提醒讀者不要使用論文相關結果。

之後,論文啟動撤回程式。

2021年1月,論文作者團隊又發表了名為Large zero-bias peaks in InSb-Al hybrid semiconductor-superconductor nanowire devices的文章。

這是結合了實驗完整資料的論文,並討論了真實結果的意義。但並未解釋為何之前修改資料。

2021年2月,弗羅洛夫等人在推特貼出了論文資料存在人為剪輯的證據:

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對比圖中,上方是實驗原始資料,下方是論文中的資料。

在論文圖2量子化馬約拉納電導峰中,原資料右側量子化零偏峰值和峰分裂部分直接被刪掉了。

而這一部分資料恰與論文結論相悖。

同時,論文中還“選擇性”剪掉了不支援核心結論的電荷跳躍,只保留了7個看上去能形成明顯零偏峰的電荷跳躍。

對於質疑,作者曾回覆弗羅洛夫等人說,剪下實驗資料圖片,是為了美觀(for aesthetics)。

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後來,在2021年3月8日釋出的撤稿宣告中,團隊承認了之前對原論文中的電荷跳躍相關資料進行了“不必要的修正”。

Nature今年首次撤稿給了微軟:研究團隊成員自曝刪改不利資料,量子計算重大進展是假的原文中被修正過的電荷跳躍相關資料

而重複實驗後得到的真實結果表明,重新繪製的實驗資料,包括之前沒有減掉的,各點都在2-sigma(95%)誤差外。

所以不能宣稱觀察到量化的馬約拉納電導。

撤稿宣告的最後,團隊為科學嚴謹性不足表達了歉意。

2018年的文章研究了什麼?

早在2005年微軟就開始研究量子計算技術,當時還悄悄成立了「Station Q」實驗室。

但之後,卻眼看著IBM、Google和Intel等競爭對手紛紛建造了具有多個量子位元的量子計算機,說微軟不急,不太可能。

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一般來說,量子計算的量子位元資訊是儲存在局域,局域的噪音會對資訊產生影響,使量子疊加態迅速坍縮。

在拓撲量子計算中,人們定義了一種特殊的粒子,幾個粒子在時間空間上進行交換,它們的軌跡就相當於在繩子上打不同的結,從而代表著不同的資訊。

資訊的儲存只依賴於交換順序而不依賴於交換的具體路徑,所以拓撲量子計算對區域性的微擾是免疫的,從根本上解決退相干難題

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馬約拉納費米子就是這樣一種粒子,它的反粒子就是它本身(馬約拉納對稱性),這種性質能夠保證量子化不受隧道耦合中無序、相互作用和變化的影響。

微軟相中了這麼一條“一步到位”的量子計算機路線。

但是,要產生並觀測馬約拉納費米子是非常困難的。微軟決定押注荷蘭代爾夫特理工大學的物理學家Leo Kouwenhoven,之前他在這個方向上的研究十分有名。

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2016年,公司聘請了Kouwenhoven,責成他在代爾夫特校園內建立微軟實驗室。

2018年,論文發表時,團隊聲稱,發現了被稱為“天使粒子”的馬約拉納費米子(Majorana Fermion)存在的證據

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具體到實驗中,電傳輸的隧道譜,例如差分電導中的零偏峰(ZBP),就是識別馬約拉納費米子的主要工具。

透過測量,論文最終中給出的實驗結果完美支援了理論預期,並且在改變磁場、隧道耦合等引數的情況下,ZBP仍然保持恆定。

由此,團隊認為他們成功證明了馬約拉納費粒子的存在。

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原文中量化的馬約拉納電導平臺

這項研究成果釋出後,引起了眾多物理學家的關注,被視為量子計算機的關鍵突破,為今後實現拓撲量子計算奠定了基礎。

谷歌學術顯示,3年來,這篇論文已經被引用400多次。

微軟,實現“迎頭趕上IBM、谷歌等老對手,五年內擁有一臺商用量子計算機”的計劃,似乎更有把握了 。

但發表不久,團隊改動實驗資料的行為就被揭發了,

內部“吹哨人”舉報,同門前輩“發難”

還記得前面說過,“有人”透露了實驗原始資料嗎?

據最早拿到證據的謝爾蓋·弗羅洛夫和文森特·穆裡克兩人說,檔案是由論文的一個作者發給他們的,但“吹哨人”具體是誰,沒有透露。

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而弗羅洛夫和穆裡克兩人,其實與代爾夫特理工大學、研究團隊所在實驗室,以及團隊領導淵源已久。

謝爾蓋·弗羅洛夫在2008-2012年間,就在代爾夫特理工大學的Kouwenhoven組做博士後

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另一位文森特·穆裡克,2010-2015年間也在代爾夫特理工讀博士,研究方向正是馬約拉納-費米子。

所以這一次的撤稿事件,是團隊內部“吹哨人”,向同實驗室的前輩透露真實資料情況,再由這兩位前輩向師門“發難”。

研究被質疑後,代爾夫特理工大學委託了四位外部專家,開始對這一事件調查。

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就在週一,官方公佈了調查結果

結論是,研究人員不是有意誤導,只是“過於沉浸在興奮中”(caught up in the excitement of the moment),因而選擇了符合自己期望的資料。

但是原論文的問題到底是如何發生的,報告中沒有給出完整明確的解釋

另一邊,微軟負責量子計算的副總裁在一份宣告中稱,撤稿是研究中的一個挫折,公司對開發量子計算機的方法仍然充滿信心。而論文作者就問題主動提醒Nature編輯的做法非常好,值得學術界學習.

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論文的共同一作,分別是來自中國的學者張浩Liu Chun Xiao,以及荷蘭學者Saša Gazibegović

荷蘭學者Saša Gazibegović,量子物理硬體工程師,埃因霍芬理工大學博士,現在已經進入光刻機巨頭ASML工作。

Liu Chun Xiao,本科畢業於復旦大學物理系,在馬里蘭大學獲得博士學位。目前仍然在代爾夫特理工大學做博士後。

張浩,本科畢業於北京大學物理系,在杜克大學取得博士學位。目前在清華大學物理系做副教授。

被撤稿的論文,是他在代爾夫特理工大學做博士後時的研究。

張浩除了是本文一作,還是共同通訊作者。

Nature在3月10日發表的官方文章中提到,他們曾經詢問過張浩和Kouwenhoven教授,如何評價其他科學家列出的質疑證據,但沒有得到回覆.

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目前,無論是學校、Nature、還是微軟方面,沒使用諸如“造假”、“學術不端”等措辭。

但在正式撤稿宣告發布後,謝爾蓋·弗羅洛夫表達了自己的聲音:

這是科學! 要認真研究,不清楚的,要問什麼。如果從這次事件中不吸取教訓,我們就沒有未來。

論文原址:

學者質疑舉證:

撤稿宣告:

Nature回顧評論:

2019年論文作者介紹本研究的相關演講(中文):


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