準粒子構成的物質第五形態首次創建

科技日報北京10月26日電 （記者劉霞）日本科學家在最新一期《自然·通訊》雜誌上撰文稱，他們創造出了首個由準粒子構成的玻色—愛因斯坦凝聚態（BEC），最新研究將對包括量子計算在內的量子技術的發展產生重大影響。

BEC被稱為物質的第五種形態，其他四種分別為固體、液體、氣體和等離子體並列。1925年，愛因斯坦預言BEC存在。1995年，美國兩位科學家在僅比絕對零度高百萬分之0.17度下實現了BEC，並因此榮膺2001年諾貝爾物理學獎。目前大多數BEC由普通原子製成，由奇異原子製成的BEC還沒有實現。

激子是一種奇異原子。當光擊中半導體時，能量激發電子躍遷到新能級，留下的空穴可被視為帶正電荷的粒子。負電子和正空穴相互吸引形成的電子—空穴對就是一個呈電中性的準粒子——激子。準粒子不是標準粒子物理模型描述的17種基本粒子之一，但仍擁有電荷和自旋等基本粒子的特性。激子包括正激子和副激子，已被用於製造電子—空穴等離子體等。

在氧化亞銅內產生的類氫副激子被認為是在半導體內製造激子BEC最有希望的候選材料之一。在最新研究中，研究團隊使用稀釋製冷機將大塊氧化亞銅內的副激子冷卻到0.4開爾文（約零下273.11攝氏度）以下，製造出了激子BEC，並使用中紅外誘導吸收成像技術，在真實空間內直接可視化激子BEC，精確測量其密度和温度等，以區分激子BEC和普通原子BEC之間的異同。

他們接下來計劃研究半導體內激子BEC如何形成的動力學，並研究激子BEC的集體激發，最終目標是建立一個基於激子BEC系統的平台，以進一步闡明其量子特性，並更好地理解與其環境強耦合的量子比特的量子力學。