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科技日?qǐng)?bào)訊 （記者張佳欣）德國(guó)維爾茨堡—德累斯頓杰出集群ct.qmat團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了本來(lái)的既定辦法，初次經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明了“量子龍卷風(fēng)”（即量子渦旋）的存在。對(duì)這一量子現(xiàn)象的證明標(biāo)志著量子資料研討的一個(gè)重要里程碑。相關(guān)論文宣布在最近的《物理談?wù)揦》上。

科學(xué)家早已知曉，電子可在量子資猜中構(gòu)成渦旋。例如在量子半金屬砷化鉭（TaAs）中，動(dòng)量空間中的電子行為相似于旋轉(zhuǎn)的渦旋，這種量子現(xiàn)象早在8年前由ct.qmat的開(kāi)創(chuàng)成員初次猜測(cè)。此次的新發(fā)現(xiàn)在于，這些細(xì)小粒子在動(dòng)量空間中構(gòu)成了相似龍卷風(fēng)的結(jié)構(gòu)，并已經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得到證明。

動(dòng)量空間是物理學(xué)中的一個(gè)基本概念，它依據(jù)動(dòng)量來(lái)描繪電子的狀況，而不是電子的切當(dāng)物理方位。迄今為止，量子渦旋一般只能在方位空間中被觀察到，而不是在動(dòng)量空間中直接看到。方位空間是指用方位坐標(biāo)描繪粒子或夾藏狀況的空間，它是人們最直觀了解物理家鄉(xiāng)的方法，適用于經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)。

此次，為了檢測(cè)動(dòng)量空間中的量子渦旋，研討團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了角分辯光電子能譜技能，然后能丈量軌跡角動(dòng)量，然后檢測(cè)到量子龍卷風(fēng)。

這一突破性試驗(yàn)標(biāo)明，“量子龍卷風(fēng)”是由軌跡角動(dòng)量發(fā)生的，即電子環(huán)繞原子核的圓周運(yùn)動(dòng)。團(tuán)隊(duì)逐層剖析了樣品。經(jīng)過(guò)將單個(gè)圖畫(huà)拼接在一起，他們重建了軌跡角動(dòng)量的三維結(jié)構(gòu)，并證明電子在動(dòng)量空間中構(gòu)成了渦旋。

團(tuán)隊(duì)期望，動(dòng)量空間中電子的渦旋狀行為能夠?yàn)樾率搅孔蛹寄埽ㄈ畿壽E電子學(xué)）鋪平道路，該技能將使用電子的軌跡轉(zhuǎn)矩在電子元件中傳遞信息，而不是依靠電荷，然后大幅三緘其口能量丟失。