近日，科學家已經在實驗室制造出一種新的量子物體——量子“域墻”。

這一發現可以幫助研究人員研究量子粒子，并為未來的新技術開辟道路，如量子電子學或量子存儲器。相關研究成果發表在《自然》期刊上。

“域墻”圖片根據實驗數據調整和添色，圖片來自于芝加哥大學

Cheng Chin教授帶領的芝加哥大學團隊在實驗時，注意到極低溫度下，原子內部發生了一個有趣現象。該實驗室主要研究新型量子系統及其基礎物理。

在適當的條件下，原子組可以分離成域，在相遇的交界處形成一道“墻”。這道“域墻”的行為類似一個獨立的量子物體。

“它有點像沙漠中的沙丘——沙丘由沙子組成，但沙丘就像一個物體，因為其行為不同于單個的沙粒。”論文第一作者Yao Kaixuan表示。

此前，科學家們在量子材料中看見過這些“域墻”，但無法進行可靠地生成和分析。芝加哥大學團隊通過制造并研究“域墻”，觀察到了奇特的行為。

“我們在控制原子方面有很多經驗，”教授Chin說，“眾所周知，如果把原子向右推，它們會向右移動。但在這里，如果你把‘域墻’向右推，它會向左移動。”

“域墻”是一類涌現(emergent)現象。簡單來說，當一個實體被觀察到具有其組成部分沒有的屬性時，涌現就出現了。

這意味著“域墻”似乎遵循著新的物理定律，它的反向移動是多個粒子作為一個集體共同作用的結果。

團隊研究了“域墻”這類涌現現象，認為它們可以揭示一個定律(dynamical gauge theory)，該定律描述了材料和早期宇宙中的涌現現象，同樣的現象使第一批粒子聚集在一起，形成星系、恒星和行星。

這一領域的突破也使新的量子技術成為可能。“域墻”或許可以成為未來技術的基礎，正如現代全球定位系統的基礎，源于20世紀50年代的科學家試圖驗證愛因斯坦的相對論。

“這一現象（域墻）可能會在制造可編程的量子材料或量子信息處理器方面得到應用——它能用來創造一種更穩健的方式來存儲量子信息，或使材料具備新的功能。”Chin表示，“但在我們找到答案之前，第一步是了解如何控制它們。”