準(zhǔn)粒子構(gòu)成的物質(zhì)第五形態(tài)首次創(chuàng)建 將對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)生重要影響

科技日?qǐng)?bào)北京10月26日電 (記者劉霞)日本科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上撰文稱，他們創(chuàng)造出了首個(gè)由準(zhǔn)粒子構(gòu)成的玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)(BEC)，最新研究將對(duì)包括量子計(jì)算在內(nèi)的量子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

BEC被稱為物質(zhì)的第五種形態(tài)，其他四種分別為固體、液體、氣體和等離子體并列。1925年，愛因斯坦預(yù)言BEC存在。1995年，美國(guó)兩位科學(xué)家在僅比絕對(duì)零度高百萬(wàn)分之0.17度下實(shí)現(xiàn)了BEC，并因此榮膺2001年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。目前大多數(shù)BEC由普通原子制成，由奇異原子制成的BEC還沒有實(shí)現(xiàn)。

激子是一種奇異原子。當(dāng)光擊中半導(dǎo)體時(shí)，能量激發(fā)電子躍遷到新能級(jí)，留下的空穴可被視為帶正電荷的粒子。負(fù)電子和正空穴相互吸引形成的電子—空穴對(duì)就是一個(gè)呈電中性的準(zhǔn)粒子——激子。準(zhǔn)粒子不是標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型描述的17種基本粒子之一，但仍擁有電荷和自旋等基本粒子的特性。激子包括正激子和副激子，已被用于制造電子—空穴等離子體等。

在氧化亞銅內(nèi)產(chǎn)生的類氫副激子被認(rèn)為是在半導(dǎo)體內(nèi)制造激子BEC最有希望的候選材料之一。在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用稀釋制冷機(jī)將大塊氧化亞銅內(nèi)的副激子冷卻到0.4開爾文(約零下273.11攝氏度)以下，制造出了激子BEC，并使用中紅外誘導(dǎo)吸收成像技術(shù)，在真實(shí)空間內(nèi)直接可視化激子BEC，精確測(cè)量其密度和溫度等，以區(qū)分激子BEC和普通原子BEC之間的異同。

他們接下來計(jì)劃研究半導(dǎo)體內(nèi)激子BEC如何形成的動(dòng)力學(xué)，并研究激子BEC的集體激發(fā)，最終目標(biāo)是建立一個(gè)基于激子BEC系統(tǒng)的平臺(tái)，以進(jìn)一步闡明其量子特性，并更好地理解與其環(huán)境強(qiáng)耦合的量子比特的量子力學(xué)。（科技日?qǐng)?bào)）

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