我们的物理 3D 世界仅由两种类型的粒子组成:玻色子,包括光和著名的希格斯玻色子;和费米子——构成所有“东西”的质子、中子和电子,包括现在的公司。
不过,像哈佛大学乔治·瓦斯默·莱弗里特物理学教授阿什文·维什瓦纳特这样的理论物理学家并不喜欢将自己局限于我们的世界。例如,在二维环境中,各种新的粒子和物质状态都将成为可能。
Vishwanath 的团队使用一种称为量子处理器的强大机器,首次制造了一种称为非阿贝尔拓扑序的全新物质相。该团队此前仅在理论上得到认可,但他们证明了被称为非阿贝尔任意子的奇异粒子的合成和控制,这些粒子既不是玻色子也不是费米子,而是介于两者之间的东西。
他们与量子计算公司 Quantinuum 的研究人员合作,将研究结果发表在《自然》杂志上。Vishwanath 的团队包括前哈佛大学 Kenneth C. Griffin 艺术与科学研究生院学生 Nat Tantivasadakarn '22(现就职于加州理工学院)和博士后 Ruben Verresen。
非阿贝尔任意子,被物理学家称为准粒子,仅在数学上可能存在于二维平面中。限定词“准”指的是这样一个事实:它们并不完全是粒子,而是通过物质的特定相(想想海浪)的长期激发,并且它们具有特殊的记忆承载能力。
除了创造物质的新相是令人兴奋的基础物理学这一事实之外,非阿贝尔任意子已被广泛认为是量子计算的潜在平台,这为研究成果注入了更重要的意义。