点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【顶刊论文解读】看!中国科学家将光变成了“液态”
首页> 科技频道> 头版头条 > 正文

【顶刊论文解读】看!中国科学家将光变成了“液态”

来源:光明网2024-05-24 08:52

  光是每个人见的最多的东西,是宇宙最原始的事物之一。但你见过“液态”的光吗?

  日前,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、陈明城等科研人员,通过自研的新型量子模拟器,构建出光子的反常分数量子霍尔态。这是一种奇异的由粒子之间强相互作用形成的量子流体,在这里,光呈现出了“液态”。形象点说,就是光子不仅各自独舞,还能绕着其他光子群舞。相关科研成果以长文的形式发表在国际学术期刊《科学》上。

【顶刊论文解读】看!中国科学家将光变成了“液态”

  中国科学技术大学教授陆朝阳介绍,团队从单个人造原子开始,把光子一个个放到“光子盒”(“光子盒”的名字来自1930年爱因斯坦和波尔争论中提出的思想实验)里面,以一种人造的“自底而上”的方法,首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。“如果要很通俗地理解的话,就像是我们把光变成了一种不可压缩的‘液体’,这是一种全新的一种量子的物态的表现方式”。

【顶刊论文解读】看!中国科学家将光变成了“液态”

成果示意图。16个非线性“光子盒”阵列囚禁的微波光子强相互作用形成分数量子反常霍尔态

  那究竟什么是反常霍尔态?这要先说霍尔效应,它由美国科学家霍尔在1879年发现,指的是电流在磁场中流动时,电子受洛伦兹力作用产生垂直于电流和磁场的电压。这个效应被广泛应用于电磁感测领域。

  1980年,德国科学家冯·克利钦发现在极低温和强磁场条件下,霍尔效应出现整数量子化的电导率平台。这一新现象超出了经典物理学的描述,被称为整数量子霍尔效应,它为精确测量电阻提供了标准。1981年,美籍华裔科学家崔琦和德国科学家施特默发现了分数量子霍尔效应。

  与传统的霍尔效应不同,反常霍尔效应可以在没有外部磁场的情况下观测到。2013年,中国研究团队观测到整数量子反常霍尔效应。2023年,美国和中国的研究团队分别独立在双层转角碲化钼中观测到分数量子反常霍尔效应。

  要研究量子霍尔效应,首先要制备出量子霍尔态。

  传统的量子霍尔效应实验研究采用“自顶而下”的方式,也就是在特定材料的基础上,利用该材料已有的结构和性质实现制备量子霍尔态。通常情况下,需要极低温环境、极高的二维材料纯净度和极强的磁场。除了实验要求苛刻,传统“自顶而下”的方法还难以对系统微观量子态进行单点位独立地操控和测量,一定程度上限制了其在量子信息科学中的应用。

  本次研究中,中国科学技术大学的科研团队通过全新的量子实验平台,在国际上首次用光子模拟出了反常分数量子霍尔态。这种“自底而上”研究复杂量子物态的新范式,不仅无需外磁场,而且还可以通过对系统进行高精度可寻址的操控,实现对高集成度量子系统微观性质的全面测量,并加以进一步可控的利用。这类技术被称为量子模拟,是“第二次量子革命”的重要内容。

【顶刊论文解读】看!中国科学家将光变成了“液态”
在非线性光子系统中构建人工规范场,实现光子的分数量子霍尔态

  “这个‘光子盒’阵列是我们自己设计命名的,叫Plasmonium(等离子体跃迁型)超导高非简谐性光学谐振器阵列。用现在这种新的方法,控制性更强,为实验观测和操纵提供了新的手段。未来,我们可以把它做到一个更大的规模,可以用它作为基本单元,进一步扩展造出我们本来自然界不存在的一些奇异的量子态。”陆朝阳说。

  40余年来,分数量子霍尔效应研究受到广泛关注,因为分数量子霍尔态可以激发出局域的准粒子,有望成为拓扑量子计算的载体,最终助力传统量子计算走向实用。此次中科大科研团队的工作解决了拓扑光子学的一个长期科学挑战,实现相互作用光子的分数霍尔态,也为拓扑容错计算提供了基础。

  记者:宋雅娟 肖春芳

  视频制作:蒋晓宇(实习)

[ 责编:焦子原 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 三峡枢纽2024年上半年通过量超7500万吨

  • 上海:爱心献热血 青春新风尚

独家策划

推荐阅读
该同传系统所采用的技术正来自于不久前获得2023年度国家科学技术进步奖一等奖的“多语种智能语音关键技术及产业化”项目。
2024-07-02 08:58
科研团队通过改进编码模型、引入冗余核苷酸和设计索引技术,实现MRI数据可靠归档和检索。
2024-07-02 08:58
日前,在北京亦庄全域人工智能之城创新发布会上,北京经济技术开发区管委会相关负责人向全球企业发布“招贤榜”,推动建设“人工智能之城”。
2024-07-02 04:05
近日,2023年度国家最高科学技术奖的颁发,让科学教育再一次成为人们关注的热点。
2024-07-02 04:40
1日,风云三号F星(以下简称“F星”)正式投入业务运行,接棒风云三号C星,开展全球地气系统综合探测业务。根据部署,F星将尽快与其他在轨风云气象卫星组网业务运行,
2024-07-02 04:05
市场监管总局日前发布33项重要国家计量技术规范,涉及定位导航、海洋观测、新能源、医疗健康等多个领域。这是新修订的《国家计量技术规范管理办法》自2024年5月1日施行以来,该局发布的第一批国家计量技术规范,
2024-07-02 04:05
大位移井技术是有效开发动用海上边际油田储量的利器,采用大位移井技术可节省40%左右的投资费用,这使得一些油田重新具备了开采的价值,该技术可扩增南海东部边际油田储量超5000万吨。
2024-07-01 09:40
先后生长测量了1000多个样品、一步步提高样品质量,2012年底,薛其坤团队终于成功在实验中观测到量子反常霍尔效应。
2024-07-01 09:39
清晨,太阳从海平面上缓缓升起,一艘蓝白相间的船舶热闹了起来。一个重达2.5吨的ROV(无人揽控潜水器)基础平台从艉甲板被缓缓吊起、布放入水,展开测试工作。
2024-06-30 04:10
6月30日,举世瞩目的粤港澳大湾区超级工程深中通道,正式通车试运营。深圳至中山的车程从此前的约2小时缩短至30分钟。
2024-07-01 06:10
7年前,我脱下博士服,穿上蓝色工装,成为新松公司一名研发人员。这些年,怀着“让新松工业机器人技术水平赶超国外,实现国产机器人核心控制器自研自产”的目标,我全力以赴攻克工业机器人控制器创新研发高地,助力新松工业机器人在国际市场的角逐中,擦亮“中国‘智’造”的牌匾。
2024-07-01 06:20
建设科技强国,向什么要动力?改革,唯有改革!党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央对科技体制改革作出一系列重要战略部署,指引和推动科技体制改革持续深化。
2024-07-01 06:05
在一项新研究中,美国俄亥俄州立大学神经科学家培育出一种特殊类型的人类白血细胞,能促进神经纤维再生。他们的最终目标是开发出利用这些特殊细胞的治疗方法,逆转视神经、大脑和脊髓损伤,恢复患者失去的神经功能。
2024-06-28 10:47
本报记者 余晓葵摄/光明图片  6月25日,与会嘉宾在交流讨论。 世界经济论坛公布的最新一批全球153座“灯塔工厂”中,有62家是中国企业,其中不乏光伏、新能源汽车等高科技企业。
2024-06-28 10:25
记者陈海波、通讯员王玉琢从中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)获悉,国际计量局(BIPM)官网日前发布北斗授时监测结果,标志着基于北斗的授时服务获国际认可,可以为全球提供精准可信的标准时间服务。 作为BIPM指定的国内唯一一家北斗授时监测机构,中国计量院是此次北斗授时监测数据的主要来源之一。
2024-06-28 10:23
育秧、移栽是人们常见的水稻栽培方式,而将稻种直接播入大田进行水稻直播,是近年来一种轻简化的栽培方式,但也存在出苗率较低的问题。 研究表明,水稻中胚轴伸长对幼苗破土出苗具有关键作用,是提供其迅速破土的主要动力。
2024-06-28 10:19
在24日召开的全国科技大会、国家科学技术奖励大会和中国科学院第二十一次院士大会、中国工程院第十七次院士大会上,习近平总书记强调,要深入践行构建人类命运共同体理念,推动科技开放合作。
2024-06-28 10:14
Open-ST平台为研究提供了前所未有的精度。
2024-06-27 10:33
25日至26日,以“空间智能 新质引擎”为主题的2024空间智能软件技术大会在北京举行。
2024-06-27 10:31
26日,全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0 碳星快轨”,在青岛正式发布。
2024-06-27 10:30
加载更多