张首晟领取2012国际理论物理狄拉克奖量子自旋霍尔效应因在“量子自旋霍尔效应”理论预言和实验观测领域的开创性贡献，张首晟与4位欧美科学家共同荣获2010年“欧洲物理奖”，他也是获得该奖项的首位华人科学家 。而在此前的2010年7月，张首晟还因在拓扑绝缘体研究方面的卓越贡献荣获德国“古登堡研究奖” 。张首晟还获得了2011年度“求是”杰出科学家奖 。
2013年3月，因在拓扑绝缘体方面的研究获得尤里基础物理学奖前沿奖 。2014年11月3日，富兰克林奖委员会决定将本年度富兰克林物理奖授予美籍华人物理学家、斯坦福大学教授张首晟，奖励他在拓扑绝缘体研究领域的开创性贡献 。富兰克林奖章设立以来，共有116位诺贝尔科学奖获得者曾获得该奖章，其中包括家喻户晓的爱因斯坦、居里夫人、爱迪生、杨振宁等 。
“科学的人生充满着探险的浪漫，科学家的社会使命，远远超越科学本身 。不求生命无尽，只求一生的贡献，能作为点点滴滴汇入人类文明的长河……”张首晟已包揽物理界所有重量级奖项，包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章 。除了获得了一大摞奖，张首晟还是美国国家艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士、美国科学院院士 。
而关于“天使粒子”：在1937年，意大利理论物理学家马约拉那在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在：正反同体的粒子，便称之为马约拉那费米子 。当众人与向马约拉那求证直击，他在一次乘船旅行中神秘失踪 。自此以后，寻找这一神奇粒子成为了物理学家门梦寐以求的探索目标 。也就在80年后，张首晟等人发现了这个粒子 。而这个粒子的发现，将极大有可能助力量子计算的发展，而量子计算机将会是人类发展的另一大进步 。
马约拉纳费米子可以用来制造稳定的量子计算机，不会被环境噪音干扰——目前这种干扰是量子计算机的巨大障碍 。因为每个马约拉纳费米子本质上就是半个亚原子粒子，所以一个量子比特的信息可以用两个相距甚远的马约拉纳费米子存储，这样就不太可能有什么因素同时干扰它俩、让它们携带的信息丢失 。所以不要以为张首晟只是因为“天使粒子”一时名声鹊起，只是人家的高度，我们还无法去触摸 。
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