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稀釋制冷機內(nèi)設(shè)備的特寫照片。圖片來源：東京大學
科技日報記者?劉霞
日本科學家在最新一期《自然·通訊》雜志上撰文稱，他們創(chuàng)造出了首個由準粒子構(gòu)成的玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)（BEC），最新研究將對包括量子計算在內(nèi)的量子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
BEC被稱為物質(zhì)的第五種形態(tài)，其他四種分別為固體、液體、氣體和等離子體并列。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(xiàn)了BEC，并因此榮膺2001年諾貝爾物理學獎。目前大多數(shù)BEC由普通原子制成，由奇異原子制成的BEC還沒有實 現(xiàn)。
激子是一種奇異原子。當光擊中半導體時，能量激發(fā)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 用于制造電子—空穴等離子體等。
在氧化亞銅內(nèi)產(chǎn)生的類氫副激子被認為是在半導體內(nèi)制造激子BEC最有希望的候選材料之一。在最新研究中，研究團隊使用稀釋制冷機將大塊氧化亞銅內(nèi)的副激子 冷卻到0.4開爾文（約零下273.11攝氏度）以下，制造出了激子BEC，并使用中紅外誘導吸收成像技術(shù)，在真實空間內(nèi)直接可視化激子BEC，精確測量 其密度和溫度等，以區(qū)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(nèi)激子BEC如何形成的動力學，并研究激子BEC的集體激發(fā)，最終目標是建立一個基于激子BEC系統(tǒng)的平臺，以進一步闡明其量子特性，并更好地理解與其環(huán)境強耦合的量子比特的量子力學。