科学家首次实验展示了量子临界金属中的量子纠缠现象
2026年6月16日——本周发表在《自然·物理》杂志上的一项研究中,莱斯大学的祁苗苗与维也纳工业大学的科研人员合作,通过实验展示了量子临界金属中的量子纠缠现象。
祁苗苗表示:“在量子临界金属中,电子的集体行为极其显著,以至于它们失去了个体特性。我们的工作为理解这种物质的集体状态提供了一条新途径。” 祁苗苗是哈里·C·与奥尔加·K·维斯物理学与天文学讲席教授,并担任莱斯大学极端量子材料联盟主任。
祁苗苗所在的团队此前曾发表过一篇关于高集体性材料(如奇异金属)中量子纠缠的理论。在这类材料中,电子处于纠缠状态,意味着即便它们在物理上并不相邻,其量子态仍会相互影响。在这项新研究中,祁苗苗与维也纳工业大学的实验物理学家西尔克·帕申合作,对纠缠态进行了测量。
祁苗苗说:“这项新的合作研究表明,在奇异金属等高度集体性的量子材料中,电子之间的纠缠程度特别高。”
通过研究奇异金属这类违背常规电学规律的量子金属,研究团队成功表征了其纠缠态。他们发现,纠缠的一个特定特征——自旋量子Fisher信息——在量子临界点处达到最高值,这一现象使得量子材料能够在两种不同相之间发生转变。
祁苗苗表示:“通过实验确定奇异金属中增强的量子纠缠,确实令人欣慰。我们希望以这项工作为起点,建立一个利用纠缠来探索推进量子信息新能力的框架。”
莱斯大学的此项研究获得了美国能源部基础能源科学项目(DE-SC0026179)、空军科研办公室(FA9550-21-1-0356)、罗伯特·A·韦尔奇基金会(C-1411)以及万内瓦尔·布什教职员奖学金(ONR-VB N00014-23-1-2870)的资助。


