科學(xué)家創(chuàng)造出奇怪的量子“城墻”，或?qū)硇碌牧孔蛹夹g(shù)

近日，芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們在實(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)可以幫助研究人員更好地了解奇異的量子粒子，并為未來的新技術(shù)提供途徑，例如量子電子學(xué)或量子存儲器。

研究過程中，Cheng Chin教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)注意到，原子在極低溫度下發(fā)生了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。即在適當(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“墻”。這個(gè)“域墻”表現(xiàn)得像一個(gè)獨(dú)立的量子物體。

論文第一作者Yao Kaixuan表示，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)槠湫袨榕c單個(gè)沙粒不同。

此前，科學(xué)家們已經(jīng)在量子材料中看見過這些“域墻”。但是，他們無法可靠地對其進(jìn)行分析。而在新研究中，芝加哥大學(xué)的物理學(xué)家通過制造并仔細(xì)研究“域墻”，觀察到了令人驚訝的行為。

Cheng Chin教授說：“眾所周知，如果把原子向右推，它們會向右移動(dòng)。但在這里，如果你把‘域墻’向右推，它會向左移動(dòng)。”

這些“域墻”被稱為一類“涌現(xiàn)”現(xiàn)象。這意味著由于許多粒子作為一個(gè)集體共同作用，它們似乎遵循新的物理定律。

Chin的實(shí)驗(yàn)室研究這些新興現(xiàn)象，認(rèn)為它們可以揭示一組稱為動(dòng)態(tài)規(guī)范理論的定律。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)域的突破也可以實(shí)現(xiàn)新的量子技術(shù)?？茖W(xué)家之所以對這些行為進(jìn)行分類，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GPS 的基礎(chǔ)源于20世紀(jì)50年代的科學(xué)家試圖驗(yàn)證愛因斯坦的相對論。

該研究論文題為“Domain-wall dynamics in Bose–Einstein condensates with synthetic gauge fields”，已發(fā)表在《自然》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04250-3

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標(biāo)簽： 量子“城墻” 量子技術(shù)