激光和納米結構在室溫下“孕育”出超固體

超固體是一種曾被認為只能在接近絕對零度（-273℃）的極端環境中存在的量子態。在一項最新研究中，美國倫斯勒理工學院的科學家突破極限，在室溫下成功“孕育”出這一奇特狀態，這將助力量子研究翻開全新一頁。相關論文發表于新一期《自然·納米技術》雜志。

實現室溫超固體的混合納米光柵設計圖。圖片來源：《自然·納米技術》雜志

團隊巧妙將高質量的鈣鈦礦半導體與精雕細琢的納米結構結合，構建了一種混合納米裝置。當激光射入，光與物質交融，生成部分是光，部分是物質的名為“極化子”的混合粒子。這些粒子如同訓練有素的士兵，會“聯合行動”，凝聚成相干的量子流體。

在低激發功率下，這些極化子會凝聚成一種單一且均勻的狀態。但隨著注入能量增加，原本均勻的流體，會自發重組成條紋狀的晶體結構，同時整個系統依然保持量子相干性——這正是超固體的標志性特征。這一過程充滿隨機性，每次實驗，條紋圖案都略有不同，證明它是自發涌現，而非外力強加形成。

這項突破不僅在于實現了室溫超固體，也在于它將曾經需要龐大冷卻設備的復雜實驗，濃縮到一個芯片級的微型裝置內。通過光學測量，研究人員能實時捕捉量子相變的瞬間，直接觀察不同狀態的自發形成。

由于超固體涉及多模式相干光發射，其有望催生新型激光器。動態控制這些光模式，還能為光學計算與信息處理帶來革新。