最后！物理学家创造了一种在室温下工作的奇异量子物质态

量子层面的物理定律可以摆脱固体、液体和气体的标准限制，研究人员刚刚观察到一种奇异的物质量子态——一种粒子组织和行为的特殊方式。

更重要的是，它是在室温下设计的，没有量子态通常需要的极端冷却。

由国际研究小组进行的实验结果已发表在 科学进步。他们为量子技术在先进计算系统和传感器中更实际的应用指明了道路。

部分液体和部分固体的量子态是使用一种称为微腔的微小光捕获结构创建的。

作为一个量子测试平台，该装置有很多优点：它相对便宜，可通过电压控制，并且不需要低温冰箱。

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波兰军事科技大学的物理学家 Wiktor Piecek 表示：“我们的液晶微腔甚至可以在接近 60 °C (140 °F) 的温度下运行。”

这种量子态的技术术语是激子极化玻色-爱因斯坦凝聚体中的超固体，对于我们这些不是量子物理学家的人来说，它可能需要一些分解。

量子领域中存在的两种状态是超流体（一种可以无阻力流动的液体）和超固体（超流体，但具有规则的重复晶体结构，而不是松散的流体结构）。这就是超固体部分。

激子极化子是一种混合准粒子（多个粒子作为一个粒子），结合了光和物质。最后，玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）是多个粒子或准粒子变成单个量子实体的地方。

为了产生这种量子态，研究人员将液晶（可以通过电压控制）和有机半导体（与光相互作用强烈）结合起来。然后使用激光脉冲为量子反应提供能量。

然而，科学家们所寻找的行为相对短暂——随着半导体与液晶发生反应，材料会随着时间的推移而降解。

“我们必须提前计划整个实验序列，”纽约城市学院的物理学家 Marcin Muszyński 说。 “重复测量意味着制造一个全新的样品。”

每个连续的激光脉冲都进一步验证了研究人员的观察结果。凝结物每次都会重新形成，其条纹（超固体的固体、晶体状部分）每次刷新时都会排列在略有不同的位置。

这听起来可能不多，但它证明了这种量子态的固有性质，而不是受外部微腔影响的任何东西。

法国国家科学研究中心 (CNRS) 的物理学家纪尧姆·马尔普埃赫 (Guillaume Malpuech) 表示：“这是自发对称性破缺的教科书示例。”

“理论预测超固体可以在几种等效状态之间进行选择，这正是我们所观察到的。”

虽然研究人员产生的单个粒子只持续了几分之一秒，但足以获得他们所需的观察结果。对多个样品进行了测试，得到了相同的结果，这些结果也得到了计算机模拟模型的支持。

进一步发展实验的路线可能涉及研究如何让核心反应持续更长时间，并更详细地询问出现的量子涡旋——表明超流体行为的条纹图案中的缺陷。

最终，这意味着一种更简单的方法来研究超流体和超固体中的量子行为，而无需增加极端冷却的费用和复杂性，特别是当涉及到此处所示的自旋轨道耦合时（光偏振和运动的连接创造了超固体排列）。

几乎所有涉及光的量子效应，包括与计算机芯片和先进传感器相关的量子效应，都可能进一步受益。

研究人员在发表的论文中写道：“我们的工作为自旋轨道耦合及其他情况下的光物理量子流体开辟了新的视角。”

该研究发表于 科学进步。