“重费米子”助力新型量子计算机研发
2025年09月09日 06:16 来源：参考消息网
参考消息网报道 据美国《科学日报》网站9月2日报道，日本一个联合研究小组观测到“重费米子”，即质量显著增强的电子，展示出受普朗克时间（量子力学中的基本时间单位）支配的量子纠缠。这一发现为利用固态材料中的这一现象开发新型量子计算机带来了令人兴奋的可能性。
当固体中的传导电子与局域磁性电子发生强烈相互作用，从而有效增加其质量时，就会产生重费米子。这种现象导致了诸如非常规超导性等不寻常特性，也是凝聚态物理学的核心课题。本研究涉及的材料铈-铑-锡（CeRhSn）属于带有准笼目晶格结构的一类重费米子系统，这类重费米子系统具有几何阻挫效应。
研究人员研究了CeRhSn的电子态，这种材料在相对高温状态下表现出非费米液体行为。对CeRhSn反射光谱的精确测量揭示了非费米液体行为持续到接近室温，重电子寿命接近普朗克时间极限。观察到的光谱行为可用一个函数来描述，它强烈表明CeRhSn中的重电子存在量子纠缠。
领导这项研究的大阪大学木村真一博士解释说：“我们的研究结果表明，处于这种量子临界态的重费米子确实存在纠缠，并且这种纠缠受普朗克时间支配。这一直接观察结果是朝着理解量子纠缠与重费米子行为之间复杂相互作用迈出的重要一步。”
量子纠缠是量子计算的关键资源，支配和操控CeRhSn等固态材料中量子纠缠的能力为构建新型量子计算架构提供了一条潜在路径。本研究中观察到的普朗克时间极限为设计这样的系统提供了关键信息。对这些纠缠态的进一步研究可能会彻底改变量子信息处理，并开启量子技术的全新可能性。这一发现不仅增进我们对强关联电子系统的理解，也为下一代量子技术的潜在应用铺平道路。（编译/马丹）
（审核：欧云海）
