观察一维任意子：宇宙最冷角落中的奇异准粒子
由 Hanns-Christoph Nägerl 领导的科学家首次在一维量子系统中观察到任意子——不同于我们熟悉的费米子和玻色子的准粒子。 该结果发表在《自然》杂志上，可能有助于更好地了解量子物质及其潜在应用。 Nature 将粒子分为两种基本类型：费米子和玻色子。 虽然夸克和电子等物质构建粒子属于费米子家族，但玻色子通常用作力载体 -- 示例包括介导电磁相互作用的光子和控制核力的胶子。 当两个费米子交换时，量子波函数会拾取一个负号，即从数学上讲，pi 的一个相位。 这对玻色子来说完全不同：它们在交换时的相位为零。 这种量子统计特性对费米子或玻色子量子多体系统的行为产生了严重影响。 它解释了原因元素周期表是按照它本来的样子构建的，它是超导性的核心。 然而，在低维系统中，出现了一类迷人的新粒子：anyon——既不是费米子也不是玻色子，交换相在 0 和 pi 之间。 与传统粒子不同，任意子不是独立存在的，而是在物质的量子态中作为激发产生的。 这种现象类似于声子，它表现为琴弦中的振动，但表现为不同的“粒子声音。 虽然在二维介质中观察到了任意子，但它们在一维 （1D） 系统中的存在仍然难以捉摸——直到现在。 发表在《自然》上的一项研究报告首次观察到一维超冷玻色子气体中的紧急任有子行为。 这项研究是因斯布鲁克大学（奥地利）的 Hanns-Christoph Nägerl 实验小组、巴黎萨克雷大学的理论家 Mikhail Zvonarev 和大学的 Nathan Goldman 理论小组之间的合作Libre de Bruxelles（比利时）和Collège de France（巴黎）。 研究团队通过将移动杂质注入并加速到强相互作用的玻色子气体中，仔细分析其动量分布，实现了这一非凡的壮举。 他们的发现表明，杂质使系统中出现任意子。 “值得注意的是，我们可以连续拨入统计阶段，使我们能够从玻色子行为平稳过渡到费米子行为，”Sudipta 说Dhar 是该研究的主要作者之一。 “这代表了我们设计奇异量子态的能力的根本性进步。” 理论家 Botao Wang 对此表示赞同：“我们的建模直接反映了这个阶段，使我们能够在计算机模拟中很好地捕捉实验结果。 这个优雅简单的实验框架为研究高度受控量子气体中的任意子开辟了新的途径。 除了基础研究之外，此类研究尤其令人兴奋因为预计某些类型的任意子将支持拓扑量子计算——一种可以克服当今量子处理器关键限制的革命性方法。 这一发现标志着量子物质探索的关键一步，为可能塑造量子技术未来的奇异粒子行为提供了新的视角。