你知道嗎？有一種神秘的金屬，讓科學(xué)家們頭疼了幾十年，它就是奇怪金屬。奇怪金屬可不像我們常見的銅、金這些金屬，行為特別“任性”，用普通的物理知識根本沒法解釋它的電學(xué)和磁學(xué)特性。
最近，美國萊斯大學(xué)的研究人員取得了重大突破！他們借助量子計(jì)算領(lǐng)域的一個工具——量子費(fèi)舍爾信息，發(fā)現(xiàn)了奇怪金屬的一個大秘密：在一個特定的量子臨界點(diǎn)上，奇怪金屬里的電子相互糾纏的程度比以往任何時候都要高。
研究團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》雜志上發(fā)表了新研究成果。他們以一個叫近藤晶格的理論模型為研究重點(diǎn)，這個模型能描述磁矩和周圍電子的相互作用。在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變點(diǎn)上，這些相互作用變得異常強(qiáng)烈，導(dǎo)致電子行為的基本單元——準(zhǔn)粒子消失了。通過量子費(fèi)舍爾信息，研究人員發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)粒子消失的原因和電子自旋的糾纏有關(guān)，而且就在量子臨界點(diǎn)，糾纏程度達(dá)到了頂峰。
這次研究意義非凡，它把主要用于量子信息和精密測量的量子費(fèi)舍爾信息應(yīng)用到了金屬研究上，讓量子信息科學(xué)和凝聚態(tài)物理“攜手合作”，為材料研究開辟了新方向。
更讓人驚喜的是，研究人員的理論計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完美匹配，尤其是和用于探測原子層面材料的非彈性中子散射技術(shù)得到的結(jié)果一致，這就進(jìn)一步證明了量子糾纏在奇怪金屬的特性中起著關(guān)鍵作用。
了解奇怪金屬可不僅僅是科學(xué)家們的學(xué)術(shù)探索，它還有著巨大的實(shí)用價(jià)值。奇怪金屬和高溫超導(dǎo)體關(guān)系密切，高溫超導(dǎo)體能實(shí)現(xiàn)無能量損耗的電力傳輸。要是能完全掌握奇怪金屬的特性，說不定能讓電網(wǎng)迎來大變革，讓我們的能源傳輸變得更高效。而且在未來的量子技術(shù)領(lǐng)域，奇怪金屬也可能大顯身手，因?yàn)樵鰪?qiáng)的量子糾纏在這些技術(shù)里可是寶貴的“資源”呢。這次的研究就像是為我們理解這些復(fù)雜材料搭建了一個新框架，告訴我們量子糾纏什么時候最強(qiáng)烈。
參考資料：DOI： 10.1038/s41467-025-57778-7
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