科学家发现物质的新电子态，有望推动第二次量子革命

《科学》杂志报道，美国匹兹堡大学凝聚态物理学教授Jeremy Levy和研究副教授Patrick Irvin等通过测量、分析一维导电系统，发现了一种新的电子态。他们认为，在一维导电系统中，电子是以两个或两个以上一组的形式一起行动的。

Levy解释说：“通常情况下，半导体或金属中的电子在移动时会散射。对其施加电压，电子最终会朝一个方向漂移。然而，在弹道式导体中，电子的运动方式与高速公路上疾驰的汽车更加相似。这样的好处在于它们不会发热，进而产生与普通电子产品截然不同的潜在应用。此前，已经有研究人员成功制造出了弹道式导体。我们的发现表明，当电子可以相互吸引时，它能够形成2~5个电子构成的电子束。电子束表现出的行为就像新类型的粒子。”

Levy将这一发现与夸克结合形成中子和质子的方式进行了比较。他表示，发现新电子态的重要线索之一是，敏锐观察到弹道式导体与帕斯卡三角形（Pascal's Triangle）中某个序列的匹配性。Levy说：“沿着帕斯卡三角形的不同方向观察，你会看到不同的数字模式，其中一个模式为1、3、6、10、15、21。这是我们在记录到的数据中发现的一种序列。起初，这让我们很费解，后来我们意识到，那是因为我们没有发现粒子是由多个电子组成的粒子束。”

作为匹兹堡大学量子研究所负责人，Levy认为新的粒子特性与量子纠缠有关联，它可能促进量子计算和量子再分配的研究。他说：“这一发现是量子物理学研究迈向下一阶段的重要踏板。这项成果是匹兹堡大学为第二次量子革命作出的努力之一。在第一次量子革命中，人们发现世界从根本上是受量子物理学定律支配的。这一认识使科学家们对元素周期表、材料学有了更深刻的认识，进而催生出了晶体管、核磁共振扫描仪等设备。进入21世纪，涉及量子物理学的各种奇怪设想逐渐成为现实。当谈到量子学应用时，我们立刻会想到量子计算、量子隐形传态、量子通信和量子传感。这些概念都利用了此前被忽视的物质的量子特性。”

原创编译：雷鑫宇 审稿：阿淼 责编：唐林芳

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

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