深圳电子展
2025.10.28-30
深圳国际会展中心(宝安)

电子展|突破性研究揭示室温量子现象形成机制

一个国际科研团队在《自然》期刊发表重要研究成果,首次完整阐明了在常温条件下实现超荧光效应的物理机制和材料特性要求。这项突破性发现为开发可在室温下运行的量子计算机等实用化量子技术奠定了重要基础。

 

电子展了解到,研究团队通过系统的实验和理论分析,首次证实了在常温环境中实现宏观量子相干性的可行性。该研究负责人表示:"我们终于能够解释为什么某些特定材料可以在室温条件下维持奇特的量子态。"

 

量子世界中的协同效应与自然界中的群体行为有着惊人的相似性。就像鸟群整齐划一的飞行或萤火虫同步闪烁一样,量子粒子也能形成集体行为模式。这种被称为"宏观量子相变"的现象,是产生超导、超流和超荧光等特殊量子效应的基础。在这些状态下,大量量子粒子协同运作,形成一个统一的量子系统。

 

然而,这类量子相变通常只能在接近绝对零度的极低温环境下出现,因为常温环境中的热扰动会破坏量子粒子间的同步性。新研究发现,特定结构的杂化钙钛矿材料具有独特的原子排列方式,能够有效屏蔽热噪声对量子粒子的干扰,为常温量子效应的产生创造了条件。

 

电子展了解到,研究过程中,科学家们利用激光激发材料中的电子,观察到大量极化子聚集形成特殊的"孤子"结构。研究人员形象地解释道:"如果把原子晶格比作一张绷紧的布,激子就像放在布上的小球。在理想状态下,所有小球需要协调一致地压陷布面,但热扰动会破坏这种协调性。而极化子的形成正是解决这一问题的关键。"

 

这项研究首次直接观测并测量了极化子从无序状态向有序量子态转变的全过程,为理解宏观量子态的形成机制提供了直接证据。研究团队强调,这一发现不仅具有重要的理论价值,更为设计能在常温下工作的量子材料提供了明确指导,是量子技术走向实用化的重要里程碑。

 

文章来源:科技日报