物理学家发现新型量子粒子！表现介于玻色子费米子之间 | Nature

传统量子分类面临挑战

原标题：物理学家发现新型量子粒子！表现介于玻色子费米子之间 | Nature
文章来源：量子位
内容字数：5200字

新型量子粒子“分数激子”登上Nature：挑战传统量子分类，或革新量子计算

美国布朗大学物理学家近期在Nature期刊发表论文，宣布发现一种新型量子粒子——“分数激子”。这种粒子既不属于玻色子，也不属于费米子，其行为介于两者之间，挑战了传统的量子分类，并有望彻底改变量子计算。

1. 分数激子的独特之处

自然界的基本粒子通常被分为玻色子（自旋为整数）和费米子（自旋为半整数）两类。玻色子可以共享相同量子态，而费米子遵循泡利不相容原理。然而，“分数激子”却打破了这一分类。它携带分数电荷，并同时展现出玻色子和费米子的特征，类似于“任意子”，但又具有其独特的属性。这代表了一种全新的、具有独特量子属性的粒子类型。

2. 分数量子霍尔效应与分数激子的关联

研究人员在分数量子霍尔效应(FQHE)体系中发现了“分数激子”。FQHE是一种在低温强磁场条件下出现的量子现象，其中电荷的增加方式是电子电荷的一小部分，出现了带分数电荷的激发态。实验中，研究人员利用双层石墨烯结构，在极强磁场下观察到了这种新型粒子。他们发现了两种全新的FQHE状态，并通过完美的拖曳响应证实了激子配对的存在。

3. 实验结果及分析

研究人员通过调整关键参数，诱导出了激子配对，观察到一系列新的FQHE状态。这些状态在不同几何结构下表现出独特的行为，例如在平行流几何结构中体电导消失，而在拖曳几何结构中拖曳比达到完美1。他们还发现，激子的行为取决于特定的结构和参数，有的遵循玻色统计规律，有的则表现出费米统计规律或任意子行为。

4. 未来应用前景

这项突破性发现可能为解锁一系列物质的新量子相开辟道路，并通过提供独特的操控量子状态的方法来增强量子计算。研究人员指出，“分数激子”未来或有助于改进量子层面的信息存储和处理方式，带来更快、更可靠的量子计算机。 网友们也认为，一旦量子层面的信息存储和处理方式取得突破，将如同获得未来科技的。

5. 总结

“分数激子”的发现是量子物理学领域的重大突破，它不仅扩展了我们对量子世界的理解，也为量子计算等领域带来了新的可能性。这项研究为未来量子科技的发展提供了新的方向和思路。

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