2026年8月20日——在更普遍的规范场理论预言量子自旋液体中存在分形子之后，HZB的研究人员成功地在量子固态模型中也探测到了这些准粒子。

奇异材料相作为信息存储介质

准粒子源于固体中众多粒子的复杂相互作用；例如，人们将晶体中的晶格振动描述为声子。分形子是一种奇异的准粒子，出现在不同自旋序之间磁畴壁的顶点处。其特殊之处在于它们几乎不可移动，只能被其他分形子所位移。理论上，这种有限移动性可被利用来稳健地存储量子信息。

理论物理学家假设分形子存在于多种系统中，例如量子自旋液体。这些是晶体中奇异的物质态，其中电子的磁矩即使在0 K时也不会呈现固定有序，而是保持持续运动，恰如液体中的原子。

从规范场理论到量子固态模型

量子自旋液体中被假设存在的分形子尚未在实验中被观测到，而其理论预言此前也仅在高度广义化的规范场理论（二阶 U(1) 规范理论）框架内才得以实现。由Johannes Reuther教授和Nils Niggemann博士领导的研究，通过将理论预言扩展到更接近现实的固态模型，向实验验证迈出了重要一步。

与经典模型不同，他们还模拟了量子效应；然而，这在此前团队的发表成果中带来了令人失望的结果。量子效应要么过强要么过弱，导致分形子要么被破坏，要么只能作为不具有任何量子特性的经典粒子存在。得益于改进后的建模（例如对自旋相互作用的建模），数值模拟如今为该物质相提供了证据。

从理论到实验

“在对这种复杂的自旋相互作用进行建模时，我们从与HZB实验固体物理同事的个人交流中获益良多。”Johannes Reuther表示。如今，迈向实验验证的下一步是开发能够重现理论模型中所假设特性的真实材料。在此背景下，里德伯原子模拟器可能是实现探测实验实验方案的一个有趣候选方案。