2026年2月18日——在经典物理学主导的宏观世界中，平衡是普遍存在的法则。将一滴墨水滴入水中，墨水终将均匀扩散；把一杯冰水放在厨房餐桌上，冰块终会融化至室温。

这种基于能量传递的概念被称为“热化”，因其日常可见而易于理解。但在宇宙最微观的尺度上，物质行为往往截然不同。

在原子与亚原子级别的量子领域，存在一种名为“局域化”的现象——即便没有明显阻碍，系统也不会达到平衡态扩散。杜克大学研究人员首次通过量子模拟器观测到这一奇特行为。这项被称为“统计局域化”的研究，或将帮助探索非常规材料特性或量子记忆存储等前沿问题。相关成果于2月18日发表在《自然·物理学》期刊。

“统计局域化状态下，几乎所有的量子态都被冻结，”杜克大学电子与计算机工程及物理学助理教授罗焕倩（音译）解释道，“这与传统局域化不同——后者指系统特性被束缚在特定位置不随时间改变。而我们观察到的局域化现象中，守恒量其实是分散的。这对量子系统信息稳定存储具有重大意义。”

为理解这种局域化现象，不妨想象咖啡师在拿铁奶泡上制作的经典“郁金香”拉花。当旋转咖啡杯时，图案终会随奶泡混合而消失。

现在假设另一种情景：无论怎样摇晃或轻叩咖啡杯，拉花图案始终完好如初。这正是统计局域化现象的核心特征。

“按照常规认知，系统要素应该混合达到平衡态，但我们却观测到局域化保留，”罗焕倩表示，“这极其反常，但可能成为量子技术中极具价值的力学特性。”

2020年理论预测指出，特定量子系统中可能存在这种统计局域化。这些系统中，部分量子态相互关联却与其他量子态完全隔离。要实现这种分片段系统的实验验证，需要极高的量子调控技术。该团队最终选择基于铷原子的中性原子量子计算平台。

研究人员通过聚焦激光精密控制一维原子链中每个原子的位置，再用另一束激光激发原子电子使其行为相互纠缠。根据原子初始释放后的精确位置、相互作用及设计的量子演化过程，该工作首次成功编排出了局域化现象的实证演示。