科學家在量子領域取得了重大突破，一項新研究揭示了電子在固體中運動的幾何形狀。
這一開創性的發現由麻省理工學院（MIT）和康奈爾大學以及首爾國立大學的物理學家共同完成。物理學家們首次成功測量了電子在固體內部運動時形成的幾何結構，為理解晶體固體在量子層面的行為提供了全新的視角。
MIT的物理學家里卡多·科明（Riccardo Comin）表示：“我們已經建立了一種全新的方法，可以獲取之前無法觸及的信息，這對我們來說是一個巨大的飛躍?！?/p>
研究由物理學家Mingu Kang（曾在MIT工作，現為康奈爾大學成員）和首爾國立大學的Sunjie Kim領導。他們通過一種稱為角度分辨光譜學的技術，發射光子到材料上，驅逐出電子并測量其性質，如極化、自旋和角度，從而成功測量了量子幾何張量（QGT）。QGT是一個物理量，編碼了量子態的整個幾何信息。
在經典物理學中，物質的行為方式已經被很好地描述，但在粒子相互作用和測量方法的基本層面上，事情卻變得異常復雜。在極微小的尺度上，電子的性質和行為更準確地描述為其波狀的量子性質，而非傳統意義上的粒子。
為了描述電子的波動特性，物理學家引入了波函數，這是一個數學模型，描述了在不同位置找到具有特定特征的粒子的可能性的不斷發展。這些特征可以被視為一種幾何形狀，通常與旋轉的曲線或球體相似，但也可能像克萊因瓶或莫比烏斯帶一樣復雜。
研究人員選擇了一種被稱為“kagome”金屬的鈷錫合金單晶作為實驗材料，這種量子材料之前已被該團隊使用相同的技術進行過研究。他們通過測量QGT，首次在固體中推斷出電子的量子幾何形狀，并與相同材料的理論推導量子幾何進行了比較，驗證了估計幾何形狀的有效性。
這項技術的突破不僅限于鈷錫合金，研究團隊表示，它同樣適用于廣泛的材料。這一發現具有深遠的意義，例如，量子幾何可以用來探索通常不存在的超導性材料。
“量子力學的幾何解釋是凝聚態物理學許多最新進展的基礎?！币晃粚＜以u價道，“這些作者開創的實驗方法能夠訪問量子幾何張量，從根本上表征了量子態的幾何特性。所開發的方法簡單且適用于各種固態材料，對探索新量子現象的幾何理解具有巨大潛力，有望推動實驗活動的進一步發展。”
該研究已在《自然物理學》雜志上發表。
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