2026年5月4日——量子技术在处理海量复杂信息方面具有变革性潜力。尽管目前主要应用于全球实验室和研究环境，但量子技术正处于向多个经济领域更广泛行业应用的过渡阶段。

在研究量子物理的基本原理（即自然界在原子、电子和光子等最小尺度上的行为）时，加州州立理工大学物理系讲师伊恩·鲍威尔（Ian Powell）领导的一项研究分析了变化磁场如何使物质表现出不寻常的行为。

鲍威尔与学生研究员路易斯·布沙尔特（Louis Buchalter，2025年毕业于加州州立理工大学物理系）在《物理评论B》期刊上发表了题为《通量开关弗洛凯工程》的论文，重点阐述了随时间变化的磁场如何能创造出在任何静态材料中都不存在的量子态（即随时间推移保持相同状态）。

鲍威尔表示：”从宏观层面来看，我会将这项研究描述为我们在理解时间依赖性控制如何创造和组织新型量子物质方面取得的进展。核心思想在于，有用的量子特性不仅取决于材料的组成，还取决于其随时间被驱动的方式。在我们的案例中，我们证明周期性变化的磁场可以产生没有静态对应物的驱动量子相。”

通过利用磁场时序来工程化新的量子行为，物理学家有可能创造出非常稳定且难以被干扰的技术，从而抵御可能影响量子技术功能并避免系统错误的“噪声”或缺陷。

鲍威尔承认，向非物理学家描述该研究的技术细节确实困难。但从概念上讲，该研究指出了在受控平台（如超冷原子实验）中工程化这类奇异驱动量子态的可能途径。

鲍威尔说：”我们研究最直接的行业相关性在于量子计算和量子模拟，而非现阶段的具体终端应用领域。对制药、金融、制造或航空航天等领域的任何最终影响，都可能通过促进更优量子技术的长期发展而间接实现。要走向行业应用，下一步将是实验验证，并将这些理念与现实的量子器件平台进一步结合。”

通过应用物理学原理，该工作还揭示了一种数学组织规则，该规则呼应了通常与高维量子系统相关的模式，表明相对简单的驱动系统可能为研究这类物理现象提供新途径。

该研究不仅展示了奇异驱动相的出现，还揭示了系统拓扑相图的精确组织规则（即基于不变拓扑数划分物质不同稳定量子态的视觉图谱）。

量子力学中物理学原理的应用，利用了计算系统比经典计算更快处理信息、运行大规模模拟以及全面分析更多数据的能力。

磁场是控制和读取量子比特（量子技术中信息的基本单位）的主要工具之一。量子比特类似于经典计算中用于表示物理电状态的0和1单元。

作为与鲍威尔合作的学生研究员，布沙尔特表示，合著这篇论文教会了他”很多关于研究过程的知识，以及如何有效地将新研究成果与更广泛的科学界进行沟通。”

布沙尔特说：”我认识到研究很少是一帆风顺的过程，在研究项目过程中往往需要坚持不懈和创造性地解决问题。我相信我们的结果有助于展示弗洛凯工程在实现具有高度可调谐特性的量子系统方面的潜力，为周期性驱动量子物质的进一步研究及其应用开发铺平了道路。”

布沙尔特计划今年秋季在华盛顿大学攻读材料科学与工程硕士学位，并开展量子物质的实验研究。他正在考虑完成学业后在某个国家实验室从事量子器件的开发工作。

布沙尔特说：”我最初接手这个项目是因为对凝聚态物理感兴趣，但通过这段经历，我对量子材料领域产生了浓厚兴趣。我非常希望能继续研究量子物质，并帮助开发其在电子和光子器件中的应用。”