穆學國
先大致瞭解一下玻色-愛因斯坦凝聚（
Bose–Einstein condensate，簡稱BEC） 。微觀粒子（例如光子、電子、輕子、介子等）分為兩類，其一是費米子，其二是玻色子。前者服從泡利不相容原理，即一個量子態只能容許一個粒子佔據，而後者不服從這個原理，也就是一個量子態可以允許多個粒子共同存在。
1924年，當時默默無聞的印度物理學家玻色將自己研究光子的論文寄給愛因斯坦，引起了愛因斯坦極大的興趣。他不但親自將該論文從英文翻譯為德文在德國的專業期刊上發表，而且也沿著玻色的思路進一步擴展，從而預言了一種新的物質結構狀態的存在，即玻色-愛因斯坦凝聚態（論文發表於1925）。這種狀態是說，當稀薄的玻色子氣體處於接近絕對零度（即攝氏零下273度）的極低溫環境時，所有的粒子都將凝聚在其最低的量子能態中，形成了一個奇異的平衡態。這種狀態後來被科學界並稱為物質的氣態、液態、固態、等離子態之後的第五態。
玻色-愛因斯坦凝聚態的理論預言發表後，經過了七十多年的探索，最後到二十世紀末才由美國科學家在實驗中實現。設計和進行該實驗的三位物理學家於2001年獲得了諾貝爾物理學獎。在這之後，科學界對玻色-愛因斯坦凝聚進行了進一步的深入研究，特別是在這種物質狀態有可能為量子計算機的實現提供契機的時候，就更激發了科學界的研究熱情。
所謂“高溫”玻色-愛因斯坦凝聚，就是在較高溫度（比如40K）的條件下實現粒子的能態轉換。目前的進展，是採用一種特殊的粒子，即等離子體激元（Plasmon）作為工作物質，在40K的“高溫”下實現了玻色-愛因斯坦凝聚態。之所以要採用這種新粒子來實現凝聚態，是因為其他粒子都在極低溫下才能發生能態相變。科學家制造出這種新粒子後，才實現了較高溫度下的相變。但困難在於這種粒子的壽命極為短暫，往往只有一個皮秒（即萬億分之一秒），很難在此時間內實現穩定的凝聚相變。這種情況在最近幾年有所變化，經過包括中國科學家在內的全球科學界的努力，等離子體激元的壽命已經提高到數百皮秒，實現較為穩定的高溫玻色-愛因斯坦凝聚已經初見曙光。這也意味著實用化的量子計算機朝著最終的實現邁進了一大步。
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