劍橋大學的一個團隊製作了一種新穎的二維玻色玻璃，這是一種所有粒子都保持固定在原位的物質相，能夠永久保存複雜的圖案。
這項發現有望在量子計算領域取得突破，包括提高數據穩定性和減少退相干。
劍橋卡文迪許實驗室的物理學家創造了第一個二維版本的玻色玻璃，這是一種挑戰統計力學的新型物質相。該研究的詳細資訊已發表在《自然》雜誌上。
了解 Bose 玻璃特性
顧名思義，玻色玻璃具有一些玻璃性質，並且其 泰國 電話號碼庫 中所有粒子都是局部化的。這意味著系統中的每個粒子都黏在自己身上，而不是與其鄰居混合。如果咖啡是本地化的，那麼當將牛奶攪拌到咖啡中時，複雜的黑白條紋圖案將永遠保留，而不是被洗掉到平均水平。
為了創造這種新的物質相，該小組重疊了幾束雷射光束以創造出一種準週期圖案，這種圖案像傳統晶體一樣是長程有序的，但不是周期性的，這意味著，就像彭羅斯平舖一樣，它永遠不會重複。當用冷卻至納開爾文溫度（接近絕對零度）的超冷原子填充所得結構時，原子形成了玻色玻璃。
領導這項研究的卡文迪什實驗室多體物理學教授 Ulrich Schneider 表示：“定位不僅是統計力學中最難破解的難題之一，而且還有助於推進量子計算。”由於局部系統不會與周圍環境混合，因此儲存在局部系統中的量子資訊將保存更長時間。
「大型量子系統的一個很大的限制是我們無法在電腦上對它們進行建模，」施耐德說。 「為了準確地描述這個系統，我們必須考慮它的所有粒子及其所有可能的配置，這個數字成長得非常快。然而，我們現在有了一個現實生活中的二維例子，我們可以直接研究和觀察它的動態和統計數據。
量子模擬研究
施耐德和他的團隊專注於量子模擬和量 4 種被動房地產投資工具 子多體動力學的研究。他們使用超冷原子來研究多體效應，在沒有大型全量子電腦的情況下，無法對多體效應進行數值模擬。
通常，這個問題會大大簡化，因為系統總是會鬆弛到熱狀態，在這種狀態下，只有系統的溫度很重要，而大多數其他細節都消失了。這被稱為遍歷，構成了統計力學的基礎，而統計力學是我們理解物質的支柱之一。 「例如，只需知道倒入的牛奶量就足以預測長時間攪拌後咖啡的最終顏色，」施耐德解釋道。 「然而，如果我們想預測攪拌過程中白色和黑色漩渦的完整結構，重要的是要知道牛奶被倒入哪里以及如何精確地進行攪拌。”
有趣的是，Bose 玻璃似乎是非遍歷的。這意味著它不會“忘記其細節”，因此對其進行建模將需要所有細節。這使其成為多體定位的主要候選者。
該研究的第一作者 Jr-Chiun Yu 博士說：“找到一種具有多體定位的系統或材料是我們的長期願望。” 「這種材料不僅可以為基礎研究提供許多新的可能性，還可以為建造量子電腦提供新的可能性，因為儲存在這樣的系統中的量子資訊應該保持更本地化，而不是洩漏到其環境中——這一過程稱為’退相干’，困擾著許多當前的量子計算平台。
觀察結果和潛在應用
在實驗中，研究人員觀察到從玻色玻璃到超 粉絲數據 流體的驚人的急劇相變，類似於溫度升高時冰融化的過程。
「超流體是一種沒有任何阻力流動的流體，」劍橋大學前博士後研究員、現任北京大學助理教授宋博博士說，他為這項研究做出了貢獻。
「想像一下粒子在超流體中游動；不會有摩擦，液體也不會減慢它們的速度。這種性質稱為超流動性，與超導性有密切關係。莫特絕緣體、新觀察到的玻色玻璃和超流體與另一個量子相一起構成了玻色-哈伯德模型的基態，該模型描述了相互作用和無序系統中玻色子的物理現象。
玻色玻璃和超流體是物質的不同相，如冰和液態水。然而，就像一杯水中的冰塊一樣，其係統中的原子可以在同一實驗中形成兩個相。實驗結果證實了最近的理論預測，揭示了玻色玻璃的形成和演變過程，因此現在科學家可以開始考慮它的應用。警示性結論
然而，儘管未來存在令人興奮的機遇，施耐德認為我們應該謹慎行事。 「關於 Bose 玻璃及其與多體定位的潛在聯繫，我們仍然有很多不了解的地方，無論是熱力學還是動力學特性。在我們嘗試尋找它的用途之前，我們應該先集中精力回答更多這些問題，」施耐德總結道。