科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了曾經(jīng)被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的新型物質(zhì)量子態(tài)

物質(zhì)的量子態(tài)出現(xiàn)在物理學(xué)家認(rèn)為不可能存在的材料中，迫使人們重新思考決定某些材料中電子行為的條件。

這一由國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)完成的發(fā)現(xiàn)，有望推動(dòng)量子計(jì)算的進(jìn)展，提高電子效率，并增強(qiáng)傳感和成像技術(shù)。

該態(tài)被描述為拓?fù)浒虢饘傧?，理論上預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)在低溫下在由鈰、釹和錫組成的材料中（CeRu₄Sn₆），在實(shí)驗(yàn)證實(shí)其存在之前。

在極低溫度下，CeRu₄Sn₆地表量子臨界性,一個(gè)材料在相變之間搖擺不定的點(diǎn)，條件極冷，量子漲落占主導(dǎo)地位，實(shí)際上將材料變成一灘波浪，而非粒子霧氣。

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本研究的情節(jié)轉(zhuǎn)折在于，量子臨界性可能導(dǎo)致被認(rèn)為由粒子相互作用定義的態(tài)，例如電子作為離散電荷載流子的行為。

“這是一個(gè)根本性的進(jìn)步?！?a>他說(shuō)物理學(xué)家思啟苗，來(lái)自美國(guó)萊斯大學(xué)。

“我們的研究表明，強(qiáng)大的量子效應(yīng)可以結(jié)合起來(lái)創(chuàng)造全新的事物，這可能有助于塑造量子科學(xué)的未來(lái)?！?/p>

在物理學(xué)中，拓?fù)鋵W(xué)指的是材料結(jié)構(gòu)的幾何形狀.特定的拓?fù)鋺B(tài)可以保護(hù)粒子的屬性，不同于鄰近粒子之間可能相互碰撞和干擾行為的方式。

理解拓?fù)鋺B(tài)通常需要將性質(zhì)拼接成粒子樣映射，而在量子臨界狀態(tài)下，材料并不被認(rèn)為具備這些屬性。

量子臨界性和拓?fù)湓诓牧现幸虿煌蚨杏?。將它們結(jié)合起來(lái)，可能會(huì)產(chǎn)生一類具有強(qiáng)烈靈敏度的新型材料量子響應(yīng)以及可靠的穩(wěn)定性。

當(dāng)研究人員冷卻CeRu時(shí)₄Sn₆接近絕對(duì)零度并施加電荷后，他們觀察到了一種被稱為霍爾效應(yīng)在攜帶電流的電子中。本質(zhì)上，電流是側(cè)向彎曲的。

研究人員認(rèn)為，這是拓?fù)湫?yīng)的明確信號(hào)?；魻栃?yīng)通常需要磁場(chǎng)以偏轉(zhuǎn)電子，但此時(shí)沒(méi)有磁場(chǎng)。相反，水流的路徑是由材料中固有的某種東西塑造的。

“這是關(guān)鍵的洞見，使我們能夠毫無(wú)疑問(wèn)地證明，主流觀點(diǎn)必須被修正?！?a>他說(shuō)維也納工業(yè)大學(xué)的物理學(xué)家西爾克·比勒-帕申.

更重要的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，材料在電子分布最不穩(wěn)定的地方，拓?fù)湫?yīng)最為明顯;量子臨界漲落實(shí)際上穩(wěn)定了新發(fā)現(xiàn)的相位。

還有更多工作要做。研究人員想看看這是否量子態(tài)可以在其他材料中找到，以確定其普遍性。

他們還想仔細(xì)研究這里觀察到的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的精確條件。

“這些發(fā)現(xiàn)通過(guò)證明強(qiáng)電子相互作用可以產(chǎn)生拓?fù)鋺B(tài)而非摧毀它們，彌補(bǔ)了凝聚態(tài)物理學(xué)中的空白?！?a>他說(shuō)是的。

“此外，它們揭示了一種具有重大實(shí)際意義的新量子態(tài)?！?/p>

“知道該搜索什么，讓我們能更系統(tǒng)地探索這一現(xiàn)象，”他說(shuō)補(bǔ)充.

“這不僅僅是理論上的洞見，更是邁向開發(fā)真正利用量子物理最深層原理的技術(shù)的一步。”

該研究已發(fā)表于自然物理.

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