2026年6月18日——在《物理评论快报》上发表的一项新研究中，因斯布鲁克大学Nägerl研究组与来自CNRS和巴黎多芬纳大学的理论合作者Alvise Bastianello共同证明，一种名为“分数费米海”的高度不寻常量子态可以通过量子工程实现。

通过驱动量子粒子——此处为一维约束下的超冷铯原子——在粒子相互作用的循环变化中远离平衡态，研究人员发现了一种新的临界物质相，这超越了著名的Tomonaga-Luttinger液体理论的已知范畴。这项新发表的研究是实验物理系Hans-Christoph Nägerl研究组近期实验工作的理论配套与基础。

通常，量子世界中的粒子在低温下遵循严格的自组织规则。正如Alvise Bastianello所解释的：“例如，费米子会整齐地堆叠到可用的能态中，形成所谓的‘费米海’。但如果强迫相互作用的原子连续循环经历极端条件，使它们从强烈排斥平滑过渡到强烈吸引，会发生什么？”研究人员表明，特定的相互作用循环会迫使初始基态原子进入一个高度激发但高度有序的非平衡配置。这被称为“分数”费米海，其中粒子似乎遵循一种减少的占据规则。

“相互作用循环并非简单加热系统，而是将原子重组为一种新的多体态，”该研究的主要作者Yi Zeng表示。“这为我们提供了一种可控的方式，去探索超越常规平衡范式的量子物质。”

这种分数态的影响令人瞩目。粒子之间的数学相关性显示出显著的涟漪（称为弗里德尔振荡），以及在任何排斥相互作用水平下的不同衰减模式。关键在于，这种新状态展现出的特征不同于Tomonaga-Luttinger液体——这是长期以来理解一维量子系统的既定模型。“这个态是高度激发的，但并非随机，”研究组长Hanns-Christoph Nägerl说。“它有一种隐藏的有序性，可以在其相关性中显现。”他补充道：“我们还不确定该如何命名这些新准粒子。也许叫‘超费米子’？”

这些特定特征的出现指向了一种全新的、奇异的临界相，为在冷原子量子模拟器中探索普遍行为开辟了新途径。正如Hanns-Christoph Nägerl所说：“分数费米海的发现展示了我们能将量子模拟推进多远：不仅复现已知模型，还能创造并探索超越既定范式的态。”

关于在量子模拟精神下实验实现分数费米海的姊妹篇论文目前仍在审稿过程中。