曾經，量子粒子的描述非常困難，但最新一期的《自然》（Nature）雜誌論文報道稱，美國普林斯頓大學（簡稱PU）的物理學家扎希德•哈桑（Zahid Hasan）領導的國際研究團隊發現了一種新的量子狀態，這種物質的量子狀態可以隨意“調諧”——可調諧程度是現有理論的近10倍。這種具有可操控性的量子狀態，為下一代納米技術和量子計算提供了巨大的發展空間。哈桑說：“我們為量子拓撲世界找到了一個新的控制旋鈕。雖然這可能只是冰山一角，但更大的成果或許將從這裡誕生。”
哈桑對物理學未知領域的研究吸引了論文共同一作之一、博士後研究員尹嘉欣（音譯）的興趣，他加入了哈桑的團隊。尹說：“哈桑教授致力於尋找物質的新相態。他認為尋找問題比找到答案更重要。量子狀態下，強烈的相互作用發生在電子之間，情況比經典相態更加複雜。” 加州理工學院（簡稱CIT）的物理學教授戴維謝（David Hsieh）博士雖然並未參與這項研究，但他給予哈桑等的成果很高的評價。他認為，這可能確實是一種令人興奮的新量子狀態。但他也認為還需要做大量的後續工作完善研究。
▲當普林斯頓大學的研究人員改變了外部磁場的方向後，kagome磁體上方線性電子流的方向也隨之改變了。
哈桑等在數年前發現了拓撲量子磁體，而在目前的研究中，他們“發現了一種奇怪的量子效應，可以在量子層面上控制這種新型拓撲磁體”。哈桑認為，研究的關鍵不在於對單個粒子的觀察，而是它們在磁場存在時相互作用的方式。量子粒子像人類一樣，單獨行動和群體行動時的方式是不同的——哈桑等稱之為“量子文化”。為了瞭解這種“量子文化”，哈桑等對一種特殊的kagome晶格進行了研究。他們發現，在磁場的作用下，電子流形成了線性的軌道，並具有雙重對稱性。哈桑實驗室的研究生、論文共同一作之一的宋田索尼婭•張（音譯）說：“在磁場的作用下，電子進行了重新定位，它們不再被晶格的對稱性所束縛，而是形成了自己的‘風格’。這與之前的理論大相徑庭。”
電子和原子排列之間的解耦已經足夠令人驚訝了，但隨後的發現更讓研究人員振奮。通過改變磁場，研究人員竟可以在不移動晶格的情況下，任意控制線性電子流的方向。哈桑說：“量子技術和拓撲材料充滿了不確定性，我們的研究揭示了一種可控的未知效應。這對納米技術和量子技術都有重大意義。”
編譯：雷鑫宇
審稿：alone
來源：http://h5.scimall.net.cn/register?from=wechat
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