天天播報:量子技術迎來突破 研究人員首次實現(xiàn)勞克林態(tài)
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20 世紀 80 年代量子霍爾效應的發(fā)現(xiàn)揭示了被稱為“勞克林態(tài)”的新物質(zhì)形式,該物質(zhì)以美國諾貝爾獎獲得者的名字命名,他成功地從理論上描述了這種效應。這些奇特的狀態(tài)獨特地出現(xiàn)在二維材料中,在極冷的條件下,并且當受到極強的磁場時。 在勞克林態(tài)下,電子構(gòu)成了一種不尋常的液體,其中每個電子圍繞其同系物舞動,同時盡可能地避開它們。
被激光操縱的超冷原子實現(xiàn)了勞克林狀態(tài),這是一種奇特的量子液體,每個原子都在其同系物周圍跳舞。資料來源:Nathan Goldman
激發(fā)這樣的量子液體會產(chǎn)生集體狀態(tài),物理學家將其與虛擬粒子聯(lián)系起來,這些粒子的性質(zhì)與電子截然不同:這些“任意子”攜帶分數(shù)電荷(基本電荷的一小部分),并且令人驚訝的是,它們在以下方面違背了粒子的標準分類: 玻色子或費米子。
多年來,物理學家一直在探索在固態(tài)材料之外的其他類型系統(tǒng)中實現(xiàn)勞克林態(tài)的可能性,以進一步分析其特殊性質(zhì)。 然而,所需的成分(系統(tǒng)的二維性質(zhì)、強磁場、粒子之間的強相關性)被證明極具挑戰(zhàn)性。
哈佛 Markus Greiner 實驗小組周圍的一個國際團隊在《自然》雜志上撰文,報告了首次利用激光操縱的超冷中性原子實現(xiàn)了勞克林態(tài)。
該實驗包括將一些原子捕獲在光學盒中,并實現(xiàn)創(chuàng)建這種奇異狀態(tài)所需的成分:強合成磁場和原子之間的強排斥相互作用。
在他們的文章中,作者通過強大的量子氣體顯微鏡對原子進行逐個成像,揭示了勞克林態(tài)的特征性質(zhì)。 他們展示了相互繞軌道運行的粒子的奇特“舞蹈”,以及實現(xiàn)的原子勞克林態(tài)的分數(shù)性質(zhì)。
這一里程碑為量子模擬器中探索勞克林態(tài)及其近親(例如所謂的摩爾-里德態(tài))的廣闊新領域打開了大門。 考慮到在實驗室中利用任意子的獨特性質(zhì),在量子氣體顯微鏡下創(chuàng)建、成像和操縱任意子的可能性特別有吸引力。
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