芝加哥大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室中隨意創(chuàng)造一種新的量子物體。"域壁"。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員更好地理解奇異的量子粒子--并可能為未來的新技術(shù)給出路徑，如量子電子學(xué)或量子存儲(chǔ)器。

這項(xiàng)研究于2022年2月2日發(fā)表在《自然》雜志上，是在Cheng Chin教授的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，該實(shí)驗(yàn)室研究新型量子系統(tǒng)和支撐它們的物理學(xué)。在他們的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們注意到在極低的溫度下，原子中出現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。在適當(dāng)?shù)臈l件下，原子組可以分離成域，并在它們相遇的交界處形成一道"墻"。這個(gè)域壁的行為就像一個(gè)獨(dú)立的量子物體。

這項(xiàng)研究的第一作者、博士生Yao Kaixuan說："這有點(diǎn)像沙漠中的沙丘，它是由沙子組成的，但沙丘的行為就像一個(gè)物體，與單個(gè)沙粒的行為不同。"

科學(xué)家們?cè)诹孔硬牧现衅骋娺^這些域壁，但此前，他們無法可靠地生成和分析它們。現(xiàn)在，芝加哥大學(xué)的物理學(xué)家創(chuàng)建了制作和仔細(xì)研究這些壁的配方，他們觀察到了令人驚訝的行為?？茖W(xué)家們對(duì)編排這些行為感興趣，部分原因是它們可以成為未來技術(shù)的基礎(chǔ)。

"我們?cè)诳刂圃臃矫嬗泻芏嘟?jīng)驗(yàn)，"Chin說，他被任命為物理系、詹姆斯-弗蘭克研究所和恩里科-費(fèi)米研究所的成員。"我們知道如果你把原子推向右邊，它們就會(huì)向右移動(dòng)。但是在這里，如果你把域壁推向右邊，它就會(huì)向左移動(dòng)。"這些域壁是一類被稱為"涌現(xiàn)"現(xiàn)象的一部分，這意味著它們似乎遵循新的物理定律，是許多粒子作為一個(gè)集體行動(dòng)的結(jié)果。

Chin的實(shí)驗(yàn)室研究這些涌現(xiàn)現(xiàn)象，認(rèn)為它們可以闡明一套被稱為動(dòng)態(tài)量規(guī)理論的規(guī)律，該理論描述了材料以及早期宇宙中的其他涌現(xiàn)現(xiàn)象，宏觀上看，當(dāng)?shù)谝慌Ｗ泳奂谝黄鹦纬尚窍?、恒星和行星時(shí)，同樣的現(xiàn)象可能將它們聚集在一起。

這一領(lǐng)域的突破也可以實(shí)現(xiàn)新的量子技術(shù)?？茖W(xué)家們對(duì)這些行為的編目感興趣，部分原因是它們可以成為未來技術(shù)的基礎(chǔ)--例如，現(xiàn)代全球定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)源于20世紀(jì)50年代的科學(xué)家試圖測(cè)試愛因斯坦的相對(duì)論。

"在制作可編程的量子材料或量子信息處理器方面，這種現(xiàn)象可能會(huì)有應(yīng)用--它可以用來創(chuàng)造一種更強(qiáng)大的方式來存儲(chǔ)量子信息，或在材料中實(shí)現(xiàn)新的功能，"Chin說。"但在我們能夠發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)之前，第一步是要了解如何控制它們。"