作者:亚历山德拉·弗雷，维也纳大学 (从左到右)磁振子气体粒子在磁性纳米结构中向多个方向反弹
当迅速冷却时，它们都自发地跳到同一状态，形成玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)
这是一种更简单的生成凝聚态的方法，可能会对量子计算产生影响
学分:博士
凯泽斯劳滕技术大学/维也纳大学安德里·丘马克 快速冷却磁振子粒子被证明是创造一种难以捉摸的物质量子态的惊人有效的方法，这种量子态被称为玻色-爱因斯坦凝聚态
这一发现有助于推进量子物理研究，也是朝着室温下量子计算的长期目标迈出的一步
一个国际科学家小组发现了一种简单的方法来触发一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚体的不寻常的物质状态
这种新方法最近发表在《自然纳米技术》杂志上，预计将有助于推进室温下量子计算的研究和发展
该团队由德国凯泽斯劳滕技术大学(TUK)和奥地利维也纳大学的物理学家领导，通过温度的突然变化产生了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC):首先缓慢加热准粒子，然后迅速将其冷却至室温
他们用被称为磁振子的准粒子演示了这种方法，磁振子代表固体的磁激发量子
“许多研究人员研究不同类型的玻色-爱因斯坦凝聚体，”BEC领域的主要研究人员之一、来自TUK的伯卡德·希莱布兰兹教授说
“我们开发的新方法应该适用于所有系统
" 莫名其妙又自发 玻色-爱因斯坦凝聚体是一种令人困惑的物质，以阿尔伯特·爱因斯坦和萨特延德拉·纳特·玻色的名字命名，他们最先提出了玻色-爱因斯坦凝聚体的存在
它们是在量子水平上自发表现相同的粒子，本质上成为一个实体
最初用于描述理想气体粒子，玻色-爱因斯坦凝聚体已经建立了原子，以及准粒子，如玻色子，声子和磁振子
创造玻色-爱因斯坦凝聚是一件棘手的事情，因为根据定义，它们必须自发产生
设置合适的条件来产生凝聚意味着不要试图引入任何种类的顺序或相干性来鼓励粒子以同样的方式运行；粒子必须自己去做
目前，玻色-爱因斯坦凝聚体是通过将温度降低到接近绝对零度，或者在室温下将大量粒子注入一个小空间而形成的
然而，2005年希莱布兰兹及其合作者首次报道的室温法在技术上很复杂，全世界只有少数研究团队拥有所需的设备和技术
新方法简单多了
它需要一个热源和一个微小的磁性纳米结构，比人类头发的厚度小一百倍
维也纳大学的安德里·丘马克教授说:“我们最近在磁振子结构小型化到纳米尺度方面的进展，使我们能够从完全不同的角度来看待BEC。”
纳米结构被缓慢加热到200℃，产生声子，从而产生相同温度的磁振子
关闭加热源，纳米结构在大约一纳秒内迅速冷却至室温
当这种情况发生时，声子逃逸到基底，但磁振子反应太慢，并留在磁性纳米结构内
迈克尔·施耐德，论文主要作者，博士
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TUK磁性研究小组的一名学生解释了为什么会发生这种情况:“当声子逃逸时，磁振子希望减少能量以保持平衡
因为它们不能减少粒子的数量，所以它们必须以其他方式减少能量
所以，他们都跳下到同一个低能级
" 通过自发占据相同的能级，磁振子形成了玻色-爱因斯坦凝聚体
“我们从未在系统中引入相干性，”丘马克说，“所以这是创造玻色-爱因斯坦凝聚体的一个非常纯粹和清晰的方法
" 意外的结果 正如科学中经常发生的那样，这个团队的发现纯属偶然
当奇怪的事情开始发生时，他们开始研究纳米电路的不同方面
施耐德说:“起初我们认为我们的实验或数据分析真的有问题。”
在与TUK和美国的合作者讨论了这个项目后
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他们调整了一些实验参数，看看这个奇怪的东西是否真的是玻色-爱因斯坦凝聚体
他们用光谱技术证实了它的存在
这一发现将主要引起研究这种物质状态的其他物理学家的兴趣
“但是揭示有关磁振子及其在室温下宏观量子态行为的信息，可能会对开发使用磁振子作为数据载体的计算机的探索产生影响，”希莱布兰兹说
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