近日，科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室制造出一種新的量子物體——量子“域墻”。

這一發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員研究量子粒子，并為未來的新技術(shù)開辟道路，如量子電子學(xué)或量子存儲(chǔ)器。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》期刊上。

“域墻”圖片根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整和添色，圖片來自于芝加哥大學(xué)

Cheng Chin教授帶領(lǐng)的芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意到極低溫度下，原子內(nèi)部發(fā)生了一個(gè)有趣現(xiàn)象。該實(shí)驗(yàn)室主要研究新型量子系統(tǒng)及其基礎(chǔ)物理。

在適當(dāng)?shù)臈l件下，原子組可以分離成域，在相遇的交界處形成一道“墻”。這道“域墻”的行為類似一個(gè)獨(dú)立的量子物體。

“它有點(diǎn)像沙漠中的沙丘——沙丘由沙子組成，但沙丘就像一個(gè)物體，因?yàn)槠湫袨椴煌趩蝹€(gè)的沙粒?！闭撐牡谝蛔髡遈ao Kaixuan表示。

此前，科學(xué)家們?cè)诹孔硬牧现锌匆娺^這些“域墻”，但無法進(jìn)行可靠地生成和分析。芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過制造并研究“域墻”，觀察到了奇特的行為。

“我們?cè)诳刂圃臃矫嬗泻芏嘟?jīng)驗(yàn)，”教授Chin說，“眾所周知，如果把原子向右推，它們會(huì)向右移動(dòng)。但在這里，如果你把‘域墻’向右推，它會(huì)向左移動(dòng)。”

“域墻”是一類涌現(xiàn)(emergent)現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)一個(gè)實(shí)體被觀察到具有其組成部分沒有的屬性時(shí)，涌現(xiàn)就出現(xiàn)了。

這意味著“域墻”似乎遵循著新的物理定律，它的反向移動(dòng)是多個(gè)粒子作為一個(gè)集體共同作用的結(jié)果。

團(tuán)隊(duì)研究了“域墻”這類涌現(xiàn)現(xiàn)象，認(rèn)為它們可以揭示一個(gè)定律(dynamical gauge theory)，該定律描述了材料和早期宇宙中的涌現(xiàn)現(xiàn)象，同樣的現(xiàn)象使第一批粒子聚集在一起，形成星系、恒星和行星。

這一領(lǐng)域的突破也使新的量子技術(shù)成為可能?！坝驂Α被蛟S可以成為未來技術(shù)的基礎(chǔ)，正如現(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)家試圖驗(yàn)證愛因斯坦的相對(duì)論。

“這一現(xiàn)象（域墻）可能會(huì)在制造可編程的量子材料或量子信息處理器方面得到應(yīng)用——它能用來創(chuàng)造一種更穩(wěn)健的方式來存儲(chǔ)量子信息，或使材料具備新的功能?！盋hin表示，“但在我們找到答案之前，第一步是了解如何控制它們?！?/p>