【科技暢想】量子物理再進步 科幻電影可成真？
同學玩遊戲、看電影時，是否經常聽到量子、量子力學、量子糾纏這些詞語？是不是感覺量子就如同魔法一樣，離我們的現實生活很遙遠？
物理學定義中，量子（quantum）是參與基本相互作用的任何物理實體（物理性質）的最小單位。量子的概念，皆涉及一個不可分割的基本個體。例如，光的量子是光的單位。
如今，量子力學、量子光學等已發展出不同的專業研究領域，科學家們正緊鑼密鼓地研究着這種「魔法」。
香港大學物理與天文學研究部的孟子楊博士曾在採訪中表示，量子微觀世界對普通人來說可能是陌生而遙遠的，但它卻與我們的生活有着緊密的聯繫。
許多相關領域的科學家也都認為，量子材料將會成為發展新特性、新效應、新原理和新器件的基礎，成為基礎科學的新基石。
近日，香港大學的研究人員與中國科學院、日本J—PARC合作，發現了一種新的量子態，稱為「狄拉克自旋液」。
這一突破性發現發表在《自然物理》（Nature Physics）雜誌上，闡述了團隊如何通過實驗觀察並證明在一種具有籠目狀晶格（Kagome Lattice）結構的材料YCu3-Br中，存在狄拉克自旋子。
狄拉克自旋子是具有能量與動量之間線性色散關係的準粒子，類似於高能物理中的狄拉克粒子和石墨烯中的狄拉克電子。
此前物理學家們曾預測，可能存在自旋為1/2的電中性準粒子，但直到此次才真正在量子磁體中觀察到。研究小組使用非彈性中子散射的方法對YCu3-Br進行研究。通過組裝約五千個單晶達成了苛刻的實驗條件，最終得以記錄下該材料的自旋激發譜，並觀察到了圓錐形自旋連續譜圖像，這樣的圖像特徵極可能意味着狄拉克粒子的存在。
由於技術限制，團隊無法直接探測單個自旋子來確定這個系統中新出現準粒子的性質，研究團隊通過對比實驗與預測的結果，最終確認圓錐型連續譜是狄拉克自旋子獨有的出現信號。
這次發現使得我們對凝聚態物理的研究更進一步。研究人員一直試圖尋找激發譜中的狄拉克自旋子信號，這次研究的結果正是證明狄拉克量子自旋液體態存在的關鍵證據。
而對於普通人來說，這意味着科幻中的量子計算機將有可能成為現實。我們現今使用的電腦芯片都是以矽這種半導體為材料製成，未來人們將有可能用量子材料構建量子電腦。
香港新興科技教育協會舉辦的大灣區Steam卓越獎亦有科學研究室組，希望引起學生們對這方面的興趣。
◆ 洪文正（香港新興科技教育協會）
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