量子态通常要冻到近绝对零度，这次却在60℃下跑起来了

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量子世界的规律，可以跳出我们熟悉的固态、液态、气态三态框架。

研究人员最近就观察到了一种奇特的量子物态——粒子以一种特别的方式排列并表现自己。

更让人意外的是，它是在室温下被造出来的，不需要量子态通常依赖的极端冷却。

这项实验由一支国际研究团队完成，成果发表在《科学进展》（Science Advances）上。

研究人员认为，这为量子技术在先进计算系统和传感器中的更实际应用指出了方向。

这种量子态一半像液体、一半像固体，是用一种名为微腔的微小陷光结构造出来的。

作为量子实验平台，这套装置优点不少：相对便宜、可以通过电压控制，而且不需要低温制冷机。

波兰军事技术大学的物理学家维克托·皮耶采克（Wiktor Piecek）说：“我们的液晶微腔甚至能在接近 60 °C（140 °F） 的温度下工作。

” 这个量子态的术语全称是“激子—极化激元玻色—爱因斯坦凝聚中的超固体”。

对不是量子物理学家的人来说，这个词大概需要拆开来看。

量子领域里存在两种状态：超流体，一种可以无阻力流动的液体；

以及超固体，它也是超流体，但拥有规则、重复的晶体结构，而不是松散流动的形态。

“超固体”这一半说的就是这个。

激子—极化激元则是一种混合准粒子，由多个粒子作为一个整体行动，同时结合了光和物质。

而玻色—爱因斯坦凝聚（BEC），指的是多个粒子或准粒子变成一个单一的量子实体。

为了造出这种量子态，研究人员把一种液晶（可由电压控制）和一种有机半导体（与光强烈相互作用）结合起来，再用激光脉冲为量子反应提供能量。

不过，科学家们想观察的行为存在时间相对短暂——随着半导体与液晶发生反应，材料会逐渐退化。

纽约城市学院的物理学家马尔钦·穆申斯基（Marcin Muszyński）说：“我们必须提前规划好整个实验序列。

重复一次测量，就意味着要制作一个全新的样品。

” 每一次后续的激光脉冲，都进一步验证了研究人员看到的东西。

凝聚体每次都会重新形成，而它的条纹——也就是超固体中类似晶体的固体部分——在每次刷新时都落在略微不同的位置。

这听起来也许不算什么，但它证明的是这种量子态的内在性质，而不是受外部微腔影响的结果。

法国国家科学研究中心（CNRS）的物理学家纪尧姆·马尔皮埃什（Guillaume Malpuech）说：“这是自发对称性破缺的教科书级例子。

理论预测超固体可以在几个等价状态中做出选择，而我们观察到的正是这样。

” 研究人员造出的单个粒子只存在几分之一秒，但足以让他们获得所需的观察结果。

多个样品测试得到了相同结果，计算机模拟模型也提供了支持。

要进一步发展这些实验，方向可能包括设法让核心反应持续更久，以及更细致地研究实验中出现的量子涡旋——条纹图案中的缺陷，它指示了超流体的行为。

归根结底，这意味着研究超流体和超固体中的量子行为有了更简便的方法，不必再承担极端冷却带来的额外成本和复杂性——尤其是在这里展示的自旋—轨道耦合方面，即光的偏振与运动之间的关联，正是它造就了超固体的排列方式。

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那些，未来都可能从中受益。

研究人员在论文中写道：“我们的工作为存在自旋—轨道耦合乃至更广泛情形下的光量子流体物理开辟了新视角。

” 这项研究已发表在《科学进展》上。

特别

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