科学家在实验室中创造了奇特的量子"域墙"

这项研究于2022年2月2日发表在《自然》杂志上，是在Cheng Chin教授的实验室进行的，该实验室研究新型量子系统和支撑它们的物理学。在他们的一个实验中，芝加哥大学的科学家们注意到在极低的温度下，原子中出现了一个有趣的现象。在适当的条件下，原子组可以分离成域，并在它们相遇的交界处形成一道"墙"。这个域壁的行为就像一个独立的量子物体。

这项研究的第一作者、博士生Yao Kaixuan说："这有点像沙漠中的沙丘，它是由沙子组成的，但沙丘的行为就像一个物体，与单个沙粒的行为不同。"

科学家们曾在量子材料中瞥见过这些域壁，但此前，他们无法可靠地生成和分析它们。现在，芝加哥大学的物理学家创建了制作和仔细研究这些壁的配方，他们观察到了令人惊讶的行为。科学家们对编排这些行为感兴趣，部分原因是它们可以成为未来技术的基础。

"我们在控制原子方面有很多经验，"Chin说，他被任命为物理系、詹姆斯-弗兰克研究所和恩里科-费米研究所的成员。"我们知道如果你把原子推向右边，它们就会向右移动。但是在这里，如果你把域壁推向右边，它就会向左移动。"这些域壁是一类被称为"涌现"现象的一部分，这意味着它们似乎遵循新的物理定律，是许多粒子作为一个集体行动的结果。

Chin的实验室研究这些涌现现象，认为它们可以阐明一套被称为动态量规理论的规律，该理论描述了材料以及早期宇宙中的其他涌现现象，宏观上看，当第一批粒子聚集在一起形成星系、恒星和行星时，同样的现象可能将它们聚集在一起。

这一领域的突破也可以实现新的量子技术。科学家们对这些行为的编目感兴趣，部分原因是它们可以成为未来技术的基础--例如，现代全球定位系统的基础源于20世纪50年代的科学家试图测试爱因斯坦的相对论。

"在制作可编程的量子材料或量子信息处理器方面，这种现象可能会有应用--它可以用来创造一种更强大的方式来存储量子信息，或在材料中实现新的功能，"Chin说。"但在我们能够发现这一点之前，第一步是要了解如何控制它们。"

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