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

賈浩楠 胡子豪 發自 凹非寺
量子位 報道 | 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數據得來的結論，根本靠不住。

而被發現的原因，竟是作者團隊內部人員的“秘密舉報”。

原來，這篇論文于2018年登上Nature，不久后，團隊中某人就做出一個“大膽之舉”：將實驗原始數據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，不但不能支持結論，而且完全相悖！于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，受雇于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。

而如果這種粒子存在，那么就通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。

但是，2019年11月24日，論文其中一位作者將整個研究的完整數據，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·穆里克（Vincent Mourik）。

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

于是他們開始懷疑論文公布的數據是經過修改剪切的（cut）。

2020年4月29日，Nature對這篇論文表達了“編輯關注”。

“編輯關注”說明中指出，論文作者提醒編輯，數據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。

之后，論文啟動撤回程序。

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數據的論文，并討論了真實結果的意義。但并未解釋為何之前修改數據。

2021年2月，弗羅洛夫等人在推特貼出了論文數據存在人為剪輯的證據：

對比圖中，上方是實驗原始數據，下方是論文中的數據。

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

而這一部分數據恰與論文結論相悖。

同時，論文中還“選擇性”剪掉了不支持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。

對于質疑，作者曾回復弗羅洛夫等人說，剪切實驗數據圖片，是為了美觀（for aesthetics）。

后來，在2021年3月8日發布的撤稿聲明中，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”。

△原文中被修正過的電荷跳躍相關數據

而重復實驗后得到的真實結果表明，重新繪制的實驗數據，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。

撤稿聲明的最后，團隊為科學嚴謹性不足表達了歉意。

2018年的文章研究了什么？

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。

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

一般來說，量子計算的量子比特信息是存儲在局域，局域的噪音會對信息產生影響，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，它們的軌跡就相當于在繩子上打不同的結，從而代表著不同的信息。

信息的存儲只依賴于交換順序而不依賴于交換的具體路徑，所以拓撲量子計算對局部的微擾是免疫的，從根本上解決退相干難題。

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。

微軟相中了這么一條“一步到位”的量子計算機路線。

但是，要產生并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。

2016年，公司聘請了Kouwenhoven，責成他在代爾夫特校園內創建微軟實驗室。

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。

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。

通過測量，論文最終中給出的實驗結果完美支持了理論預期，并且在改變磁場、隧道耦合等參數的情況下，ZBP仍然保持恒定。

由此，團隊認為他們成功證明了馬約拉納費粒子的存在。

△原文中量化的馬約拉納電導平臺

這項研究成果發布后，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，為今后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，團隊改動實驗數據的行為就被揭發了，

內部“吹哨人”舉報，同門前輩“發難”

還記得前面說過，“有人”透露了實驗原始數據嗎？

據最早拿到證據的謝爾蓋·弗羅洛夫和文森特·穆里克兩人說，文件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。

而弗羅洛夫和穆里克兩人，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組做博士后。

另一位文森特·穆里克，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數據情況，再由這兩位前輩向師門“發難”。

研究被質疑后，代爾夫特理工大學委托了四位外部專家，開始對這一事件調查。

就在周一，官方公布了調查結果。

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

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聲明中稱，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.

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Sa?a Gazibegovi?。

荷蘭學者Sa?a Gazibegovi?，量子物理硬件工程師，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，本科畢業于復旦大學物理系，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后。

張浩，本科畢業于北京大學物理系，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后時的研究。

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，但沒有得到回復.

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。

但在正式撤稿聲明發布后，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，要問什么。如果從這次事件中不吸取教訓，我們就沒有未來。

論文原址：
https://www.nature.com/articles/nature26142

學者質疑舉證：
https://twitter.com/spinespresso/status/1357111565242220545

撤稿聲明：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x

Nature回顧評論：
https://www.nature.com/articles/d41586-021-00612-z

2019年論文作者介紹本研究的相關演講（中文）：
https://www.msra.cn/zh-cn/news/features/ai-talk-hao-zhang