量子临界材料内观察到现数十亿流动电子纠缠

研究人员使用太赫兹辐射分析由镱、铑、硅组成的材料。
图片来源：物理学家组织网

科技日报记者 刘霞

美国和奥地利科学家在最新一期《科学》杂志刊文称，他们在量子临界材料内观察到数十亿个流动电子之间的量子纠缠，这是纠缠导致量子临界性迄今最有力的直接证据，有望促进量子信息和超导技术的发展。

据物理学家组织网16日报道，在最新研究中，科学家们检查了由镱、铑、硅组成的材料YbRh2Si2在接近并越过两个量子相临界点时的电磁行为，发现了该金属内数十亿个流动电子间的量子纠缠。研究合作者、莱斯大学的斯其苗说，这是纠缠导致量子临界性迄今最有力的直接证据。

为制造超纯YbRh2Si2薄膜，维也纳工业大学研究人员开发出一种极复杂的材料合成技术。在接近绝对零温度时，该材料能发生相变，从形成磁序的量子相“变身”为不形成磁序的量子相。随后，莱斯大学的李新伟（音译）在零下271.75摄氏度附近对薄膜展开太赫兹光谱实验，揭示了当YbRh2Si2薄膜冷却到一个量子临界点时的导光性。

斯其苗说：“在量子临界点，传统观点认为，只有自旋部分才是临界点。但如果电荷部分和自旋部分发生量子纠缠，那么电荷部分也变得至关重要。在最新研究中，我们在磁量子临界点探测到电荷部分，发现了导致量子临界性的量子纠缠非常直接的新证据。”

斯其苗是莱斯大学量子材料中心（RCQM）主任，他指出，量子纠缠是存储和处理量子信息的基础。同时，科学家认为，量子临界性可以导致高温超导性。因此，最新研究可为量子信息和高温超导技术提供平台，促进这两大技术的发展，为计算、通信等领域的新技术打开大门。