量子研究新发现：可以被磁场控制的量子状态

当改变了外部磁场的方向后，kagome磁体上方线性电子流的方向也随之改变了。

曾经，量子粒子的描述非常困难，但最新一期的《自然》（Nature）杂志论文报道称，美国普林斯顿大学（简称PU）的物理学家扎希德·哈桑（Zahid Hasan）领导的国际研究团队发现了一种新的量子状态，这种物质的量子状态可以随意“调谐”——可调谐程度是现有理论的近10倍。这种具有可操控性的量子状态，为下一代纳米技术和量子计算提供了巨大的发展空间。哈桑说：“我们为量子拓扑世界找到了一个新的控制旋钮。虽然这可能只是冰山一角，但更大的成果或许将从这里诞生。”

哈桑对物理学未知领域的研究吸引了论文共同一作之一、博士后研究员尹嘉欣（音译）的兴趣，他加入了哈桑的团队。尹说：“哈桑教授致力于寻找物质的新相态。他认为寻找问题比找到答案更重要。量子状态下，强烈的相互作用发生在电子之间，情况比经典相态更加复杂。” 加州理工学院（简称CIT）的物理学教授戴维谢（David Hsieh）博士虽然并未参与这项研究，但他给予哈桑等的成果很高的评价。他认为，这可能确实是一种令人兴奋的新量子状态。但他也认为还需要做大量的后续工作完善研究。

哈桑等在数年前发现了拓扑量子磁体，而在目前的研究中，他们“发现了一种奇怪的量子效应，可以在量子层面上控制这种新型拓扑磁体”。哈桑认为，研究的关键不在于对单个粒子的观察，而是它们在磁场存在时相互作用的方式。量子粒子像人类一样，单独行动和群体行动时的方式是不同的——哈桑等称之为“量子文化”。为了了解这种“量子文化”，哈桑等对一种特殊的kagome晶格进行了研究。他们发现，在磁场的作用下，电子流形成了线性的轨道，并具有双重对称性。哈桑实验室的研究生、论文共同一作之一的宋田索尼娅·张（音译）说：“在磁场的作用下，电子进行了重新定位，它们不再被晶格的对称性所束缚，而是形成了自己的‘风格’。这与之前的理论大相径庭。”

电子和原子排列之间的解耦已经足够令人惊讶了，但随后的发现更让研究人员振奋。通过改变磁场，研究人员竟可以在不移动晶格的情况下，任意控制线性电子流的方向。哈桑说：“量子技术和拓扑材料充满了不确定性，我们的研究揭示了一种可控的未知效应。这对纳米技术和量子技术都有重大意义。”

编译：雷鑫宇 审稿：alone 责编：张梦

期刊来源：《自然》

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180912133533.htm

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