請更新您的瀏覽器

您使用的瀏覽器版本較舊,已不再受支援。建議您更新瀏覽器版本,以獲得最佳使用體驗。

國際

瑞士科學家用超冷原子揭開量子新物質祕密

明日科學

更新於 1小時前 • 發布於 1小時前 • 高 詩豪

在量子物理裡,有一種神祕的物質狀態叫做 量子自旋液體(quantum spin liquid)。它不像一般磁鐵那樣有固定排列的磁化方向,而是自旋彼此之間長距離糾纏,好像在跳一支永不靜止的「量子舞蹈」。這種狀態一直是物理學界追逐的難題,因為它的行為不能用傳統的局部參數去描述。

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的研究團隊,最近用一種新的數值模擬方法,結合 Rydberg 原子晶格(一種把原子激發到高能階的實驗平台),成功更精確地模擬量子自旋液體的特性。

研究靈感來自幾年前一項重要實驗。當時科學家真的在實驗中觀察到量子自旋液體,但理論模擬卻常常「對不上號」,因為舊方法無法捕捉實驗的細節。這次 EPFL 團隊換了個思路,不再嘗試計算天文數字般龐大的量子態,而是用少量參數去抓住系統裡最核心的「關聯性」,特別是量子糾纏。這讓他們能在複雜情況下依然有效模擬。

發現相關數字能判斷是否進入「拓撲有序」量子態

圖展示了研究人員如何用不同的晶格幾何(平面、帶孔、圓柱、環狀)去模擬量子自旋液體的「拓撲糾纏熵」(TEE)。 左上圖(a)顯示在時間演化過程中,系統的 TEE 如何隨晶格大小(72 與 288 個粒子)而變化;右上圖(b)則比較不同晶格在各種尺寸下的最大 TEE 值。中間兩張示意圖(c、e)展示平面晶格與環狀晶格的結構,以及研究中用來計算 TEE 的三分區域劃分方式。右下圖(d)則對比不同分割方式下,兩種晶格的 TEE 變化曲線。 這組圖表明:不論晶格形狀或大小,研究團隊提出的方法都能準確捕捉到量子自旋液體的重要拓撲特徵,並能與理論值(虛線 ln(2))相對照。

他們採用的工具叫 時間依賴變分蒙地卡羅法(t-VMC),可以不依賴近似,直接模擬量子態隨時間演化的過程。藉此,他們不僅能重現實驗,還能算出實驗測不到的量,例如「拓撲糾纏熵」。這個數字能幫助判斷一個系統是不是真的進入「拓撲有序」的量子態,還是只是雜亂無章的假象。

研究團隊表示,這項突破讓科學家有機會跨越實驗侷限,探索更多量子物質的可能性,也能幫助設計新的量子裝置。Mauron 博士說:「我們下一步會把這種方法應用到其他量子模擬平台,看看還能發現哪些新的特性。」

這項研究就像給物理學家裝了一副「量子望遠鏡」,讓他們能看見原本在實驗裡摸不著、卻至關重要的拓撲奧祕。相關成果已刊登於《Nature Physics》。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網

http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Nature Physics(CC BY 4.0)

圖片來源:Nature Physics(CC BY 4.0)

參考論文:
1、Predicting topological entanglement entropy in a Rydberg analogue simulator

Nature Physics

延伸閱讀:
1、原子也能當開關?普渡大學的研究揭示光子「晶體管」新突破

查看原始文章

更多國際相關文章

01

川普持股曝光!手握幾百檔 輝達蘋果入列

NOWNEWS今日新聞
02

滾落200公尺!網紅情侶越野車失事 搜救隊繩索攀降搶救不治

CTWANT
03

母女收租月領逾8萬卻住垃圾屋 家中放滿過期食物!睡覺先推開雜物

CTWANT
04

「電競勸退班」22天學費上萬人民幣 網癮少年待1天哭求回家

CTWANT
05

9歲妹到鄰居家玩 竟「抱走保險箱」偷8萬買零食!還不忘分贓給哥哥

CTWANT
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
Loading...
查看更多

留言 0

沒有留言。

最新消息

Meta放寬兒童性暗示設定 巴西要求刪除聊天機器人

TVBS

美媒:約500名台灣官兵參與北方打擊演訓

NOWNEWS今日新聞

(影) 美巴爾的摩港船隻驚爆! 散貨船23船員全墜海 消防單位急救援

新頭殼

歐洲領袖「驗收」外交課 小心與川普打交道

NOWNEWS今日新聞

菲日相互准入協定將生效 日本明年正式參與堅盾演習

中央通訊社

北約部隊想在和談後進烏! 俄批 : 煽動繼續衝突 任何方案都不可接受

新頭殼

路透曝輝達為中國打造新AI晶片 效能再升級

NOWNEWS今日新聞

西裝出席!澤倫斯基酸「嗆人記者」穿同件衣服 川普笑開懷

民視新聞網
影音

雙普會驚人逆轉!停火協議變割地換和平?烏克蘭千億美元軍購案能成功拉攏川普?【TODAY 看世界】

TODAY 看世界

不滿「老么遺產較多」!兩兄長虐死9旬韓母 多根肋骨斷裂

TVBS

中國緊盯川普俄烏止戰!CNN:對台策略參考

NOWNEWS今日新聞

南韓新總統改善對平壤關係 6名前北韓間諜請求遣返

中央通訊社

尷尬了!普丁前腳剛回國 紅軍城前線就傳俄軍突擊慘敗 3天600人傷亡

新頭殼

雙普會他最嗨!美男超愛俄牌重機嘆「俄烏戰讓零件難買」 普丁送他新車

太報

企圖壟斷搜尋引擎市場被發現! Google支付澳洲3,580萬美元罰款

新頭殼

海盜船運行中「攔腰折斷」!他驚喊「有人夾裡面」畫面曝

民視新聞網

特朗普為何對中國網開一面?

德國之聲

東京大久保公園櫻花妹稱「7成嫖客外國人」 台男也來買春

TVBS

遊菲卻橫死街頭!2日男被擊斃劫財 警逮2嫌驚見死者導遊

鏡新聞

日本東京某警察分局長失言 發表性騷言論後辭職

中央通訊社

美烏歐會談後 「志願者聯盟」討論烏克蘭安全保障

中央廣播電臺

新加坡街頭「喪屍」出沒! 青少年吸有毒電子菸 如同喪屍

TVBS

不只朴寶劍在跑!南韓時尚業蕭條「跑步服」異軍突起 千萬人瘋跑步

太報

抓包女友出軌!上海男街頭追逐衝撞小王 連撞3車釀9萬損失

CTWANT

58歲老婦被誤診「絕症末期」!傻傻服藥3個月才知

民視新聞網

29名日本嫌犯柬埔寨被捕 日警赴柬押回

NOWNEWS今日新聞

差點被川普趕出去! 比利時學霸公主「可繼續在哈佛念書」

鏡週刊

「川普學」驗收!烏歐領袖齊聚白宮上課 1人差點被當

TVBS

解碼國際/氣氛熱烈卻留下諸多疑問 美烏歐會談重點一次看

中央廣播電臺

川普關稅加速北京轉向全球南方 彭博:恐催生中國主導新貿易秩序

中央廣播電臺

CNN:川普如何處理俄烏戰爭 中國大陸密切觀察中

中廣新聞網

川普前幕僚批國民黨!葛雷任職多家遊說公司

NOWNEWS今日新聞

亞視前高層盛品如肝癌病逝 「留7歲龍鳳胎」名媛妻悲痛揭最後互動

太報

香港失業率升至3.7% 港府:經濟成長仍可增添職位

中央通訊社

神似FAKER!陸女網紅穿T1制服跳女團舞 網驚:以為AI

TVBS

民宅不速之客!美洲獅見「門未關」大搖大擺闖入 與人四目相交

TVBS

俄烏戰爭 中國外交部:對話談判是唯一可行出路

中央通訊社

中國外交部:支持所有促成俄烏和平的努力

中央廣播電臺

川普會見澤倫斯基、歐洲領導人 中國這樣說

NOWNEWS今日新聞