量子突破!揭開奇異金屬之謎 開啟超導體新紀元
科學家們數十年來始終無法破解奇異金屬的奧秘,如今萊斯大學研究團隊取得重大突破!他們發現,當這些材料達到特定量子臨界點時,電子間的糾纏程度會達到前所未有的高峰。這項發現不僅解開了奇異金屬的怪異行為之謎,更為新一代超導體與節能技術開闢了嶄新道路。
研究團隊運用量子費雪資訊(QFI)這項源自量子計算領域的工具,成功捕捉到電子行為規則崩解瞬間的量子糾纏暴增現象。這項突破性研究已發表於頂尖期刊《自然通訊》,為材料科學帶來革命性見解。
有別於銅、金等遵循傳統物理規則的普通金屬,奇異金屬展現出令人費解的電磁特性。由物理學家Qimiao Si教授領導的團隊,透過量子計量學中的QFI工具,成功追蹤極端條件下電子互動作用的變化。他們發現,在物質狀態轉變的量子臨界點上,電子糾纏會達到峰值。
「我們的研究揭示了奇異金屬獨特的糾纏模式,這為理解其異常行為提供了全新視角。」Si教授強調:「透過量子資訊理論,我們發現了過去無法觀測的深層量子關聯。」
研究團隊以描述磁矩與電子互動作用的近藤晶格模型為基礎,發現當系統達到臨界轉變點時,構成電行為基礎的準粒子會突然消失。QFI分析顯示,這種準粒子消失現象與電子自旋的量子糾纏密切相關。
令人振奮的是,這項理論計算竟與實際實驗資料完美吻合,特別是與探測材料原子結構的非彈性中子散射結果高度一致。這強力佐證了量子糾纏在奇異金屬行為中扮演的關鍵角色。
這項突破不僅具有學術價值,更蘊含巨大技術潛能。由於奇異金屬與高溫超導體密切相關,解開其奧秘可能徹底革新電力傳輸方式,實現零能量損耗的供電網路。此外,研究也為量子科技發展提供新思路,因為增強型量子糾纏正是未來量子技術的重要資源。
這項跨領域研究由美國國家科學基金會等多個機構支援,匯集了萊斯大學、多諾斯蒂亞國際物理中心及維也納工業大學的頂尖學者。團隊開創性地將量子資訊科學與凝態物理相結合,為材料研究開闢了全新方向。