科学家们首次成功地测量了一种奇异的原子结合

科学家们首次成功地测量了一种奇异的原子结合源自可以通过光来相互吸引。从理论上讲，这种效应已经被预测了很长时间。然而维也纳科技大学的维也纳量子科技中心(VCQ)通过跟因斯布鲁克大学的合作首次测量了这种奇异的原子结合。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322913.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322913.htm

科学家们已经开发了一种新的方法证明量子漩涡同样存在

科学家们已经开发了一种新的方法证明量子漩涡同样存在根据论文中的模拟数据，旋转的双极玻色-爱因斯坦-冷凝物（dBEC）的密度分布图，显示出量化的涡流。由于原子之间的各向异性和长程相互作用的特点，通过dBEC中的密度倾角可以看到涡流，呈条纹状排列。资料来源：EllaMaru工作室来自因斯布鲁克大学实验物理系和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的弗朗西斯卡-费拉伊诺说："这很有趣，因为这种旋涡清楚地表明了量子气体的无摩擦流动--所谓的超流性"。费拉诺和她的团队正在研究由强磁性元素构成的量子气体。对于这种双极性的量子气体，其中的原子彼此高度相连，迄今无法证明量子涡旋。但科学家们已经开发了一种新的方法。FrancescaFerlaino团队的ManfredMark解释说："我们利用我们的镝量子气体的方向性，其原子的行为就像许多小磁铁来搅拌气体。"为了做到这一点，科学家们对他们的量子气体施加了一个磁场，使这种最初是圆形的、煎饼状的气体由于磁致伸缩而变得椭圆形变形。这个想法既简单又强大，源于几年前由尼克-帕克领导的纽卡斯尔大学理论团队提出的理论建议，该论文的第二作者托马斯-布兰德是该团队的成员。"通过旋转磁场，我们可以旋转量子气体，"目前论文的第一作者劳里茨-克劳斯解释说。"如果它的旋转速度足够快，那么在量子气体中就会形成小漩涡。这就是气体试图平衡角动量的方式。"在足够高的旋转速度下，沿着磁场形成奇特的旋涡条纹。这些是双极量子气体的一个特殊特征，现在已经在奥地利因斯布鲁克大学首次被观察到。现在发表在《自然-物理学》上的这种新方法将被用来研究超固态中的超流性，在这种状态下，量子物质同时是固体和液体。"在新发现的超固态中，超流性的程度确实仍然是一个重大的开放性问题，而且这个问题今天仍然很少被研究。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331427.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331427.htm

康奈尔大学的科学家们发现了一种隐藏的量子态

康奈尔大学的科学家们发现了一种隐藏的量子态在微观层面上，窗玻璃呈现出一种奇妙的混合特性。它的原子像液体一样无序，但又具有固体的刚性；当一个原子受力时，会影响到其他所有原子。物理学家用这种比喻来描述一种被称为"量子自旋玻璃"的量子态，量子计算机中的量子力学比特（量子比特）既表现出无序性（具有看似随机的值），又表现出刚性（当一个量子比特翻转时，其他所有量子比特也会翻转）。康奈尔大学的一组研究人员在开展一个研究项目时意外地发现了这种量子态的存在，该项目旨在进一步了解量子算法以及相关的量子计算纠错新策略。"测量量子粒子的位置会改变其动量，反之亦然。同样，对于量子比特来说，有些量在测量时会相互改变。我们发现，这些不相容测量的某些随机序列会导致量子自旋玻璃的形成，"康奈尔大学文理学院（A&S）物理学教授ErichMueller说。"我们工作的一个意义是，某些类型的信息在量子算法中会自动受到保护，而这些算法与我们的模型具有相同的特征。"这项研究最近发表在《物理评论B》上。第一作者是物理学博士生VaibhavSharma。物理学助理教授简超明与穆勒是共同作者。三人都在康奈尔大学原子和固体物理实验室（LASSP）从事研究工作。这项研究得到了文理学院新前沿基金的资助。夏尔马说："我们正试图理解量子算法的通用特征--超越任何特定算法的特征。我们揭示这些普遍特征的策略是研究随机算法。我们发现，某些算法类别会导致隐藏的'自旋玻璃'秩序。我们现在正在寻找其他形式的隐藏秩序，并认为这将为我们带来量子态的新分类法。"随机算法是指将一定程度的随机性作为算法一部分的算法--例如，用随机数来决定下一步该做什么。量子纠错的进步穆勒的2021年新前沿资助提案"自主量子子系统纠错"旨在简化量子计算机体系结构，方法是开发一种新策略来纠正由环境噪声（即宇宙射线或磁场等任何会干扰量子计算机量子比特、破坏信息的因素）引起的量子处理器错误。穆勒说，经典计算机系统的比特受到纠错码的保护；信息被复制，因此如果某个比特"翻转"，你可以检测到它并修复错误。"要想让量子计算在现在和未来都行得通，我们需要想出以同样方式保护量子比特的方法。纠错的关键在于冗余。如果我发送一个比特的三个副本，你可以通过比特之间的比较来判断是否有错误。我们借用密码学的语言来谈论这种策略，并把重复的比特集合称为'密码'。"穆勒和他的团队在发现自旋玻璃顺序时，正在研究一种通用方法，即使用多个编码词来表示相同的信息。例如，在一个子系统代码中，位"1"可能有4种不同的存储方式：111、100、101和001。量子子系统代码中的额外自由度简化了检测和纠正错误的过程。研究人员强调，他们在开始这项研究时，并不是简单地试图生成一种更好的错误保护方案。相反，他们是在研究随机算法，以了解所有此类算法的一般特性。穆勒说："有趣的是，我们发现了非同寻常的结构。最引人注目的是这种自旋玻璃阶的存在，这表明有一些额外的隐藏信息漂浮在周围，这些信息应该可以以某种方式用于计算，尽管我们还不知道如何使用。"参考文献VaibhavSharma、Chao-MingJian和ErichJ.Mueller，2023年7月31日，《物理评论B》，"二维贝肯-肖电路中的子系统对称性、自旋玻璃阶和随机测量的临界性"。DOI:10.1103/PhysRevB.108.024205编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403391.htm

科学家们可能已经想出了一种研究物质最小形式的方法

科学家们可能已经想出了一种研究物质最小形式的方法但问题在于，这些非常小的物质碎片会立即重新组合在一起，这使得从一开始就几乎不可能得到任何关于它们的信息。这是长期以来阻碍研究我们所知的最低形式的物质的东西，如果不研究这些成分，我们将永远无法正确理解物质如何获得其质量。但是这个问题可能很快就会成为过去，因为科学家们可能已经找到了一种限制夸克的方法，使他们有更好的机会去理解和研究它们。这个解决方案是由东京大学物理系的一组研究人员创造的。这里的理论是，夸克和胶子的大部分质量是由一种未知的力量组成。物理学家将这种力称为"强作用力"。可以肯定的是，这不是一个非常激动人心的名字，但他们说，这种力负责将夸克和胶子固定在一起，基本上将它们捆绑起来，以便它们能够形成核子，然后继续构成原子，这个想法是一种叫做量子色动力学（QCD）的理论的一部分。如果这确实是真的，那么这意味着研究这种所谓的强力变得比研究夸克和胶子本身更重要，因为它似乎拥有更多科学家正在寻找的质量。不幸的是，严格证明这些力将这些微小的物质结合在一起并不容易，这意味着研究它也变得困难。但是，科学家们相信，他们想出的数学方程可以帮助给我们提供一种更深入地研究这种力的方法，而且一旦他们做到这些，它可以帮助我们更好地理解夸克和胶子的整体。了解这一点甚至可以帮助科学家追求创造物质。一项关于该理论的研究发表在《物理评论快报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340889.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340889.htm

缓慢眨眼：科学家们发现了一种可以与猫沟通的方式

缓慢眨眼：科学家们发现了一种可以与猫沟通的方式猫是一种迷人的生物。当科学家们忙着寻找创造低过敏性猫的方法时，其他人则忙着学习如何防止猫对谋杀小动物的热爱。甚至还有人发现自己在潜心研究猫与人类交流的方式，并且功夫不负有心人，有些人甚至找到了一种让你与猫对话的方法。根据2020年发表的一项科学研究，人类可以做一件事来真正与猫咪建立融洽的关系，那就是缓慢眨眼。根据研究人员的说法，他们不确定缓慢眨眼的确切含义，但猫似乎把它当作某种形式的交流。事实上，在科学家们测试的许多案例中，猫们甚至回敬了这种慢速眨眼。这是一个耐人寻味的命题，它很可能为我们如何更好地与猫咪对话的更多研究铺平道路。不过现在，我们只能根据这项特殊研究的结果来判断。这项研究的重点是将慢速眨眼作为与猫咪对话的一种方式，实验使用了来自14个不同家庭的21只猫咪。一旦猫咪在房子的某个地方安顿下来，主人就会慢慢地对它眨眼。研究人员同时记录了主人和猫咪的表情，他们发现猫咪在被眨眼后比其他情况下更有可能缓慢眨眼。当然，慢速眨眼对于人本身来说，并不是与猫交谈的有效方式，这可能就是为什么我们大多数人都像对待人类一样与它们交谈。研究人员说，他们也不确定是什么在猫身上孕育了这种行为，或者它是由于人类对它的反应而产生的，或者它对猫本身是否意味着别的什么。但我们知道的是，这似乎与它们建立了融洽的关系，这意味着猫主人可能想在下一次他们的猫在办公桌旁边的舒适位置安顿下来的时候尝试一下。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336535.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336535.htm

科学家们发现了一种使陶瓷更坚硬、更耐开裂的方法

科学家们发现了一种使陶瓷更坚硬、更耐开裂的方法一类被称为高熵碳化物的陶瓷样品，这种陶瓷在断裂前可承受更大的力和应力。图片来源：LiezelLabios/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院陶瓷因其卓越的特性而具有许多优势，包括能够承受极高的温度、抗腐蚀和表面磨损，以及保持轻质外形。这些特性使它们适用于各种应用，如航空航天部件以及发动机和切削工具的保护涂层。然而，脆性一直是它们的弱点。在应力作用下，它们很容易断裂。但现在，研究人员找到了一种解决方案，可以使陶瓷更不易破裂。他们最近在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表了他们的研究成果。这项研究由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授肯尼思-韦奇奥（KennethVecchio）领导，主要研究一类被称为高熵碳化物的陶瓷。这些材料具有高度无序的原子结构，由碳原子与元素周期表第四、第五和第六列中的多种金属元素结合而成。这些金属包括钛、铌和钨等。研究人员发现，提高陶瓷韧性的关键在于使用元素周期表第五和第六列的金属，因为它们的价电子数较多。价电子--驻留在原子最外层并与其他原子结合的电子--被证明是一个关键因素。通过使用价电子数较多的金属，研究人员成功地提高了材料在承受机械负荷和应力时的抗开裂能力。维奇奥说："这些额外的电子之所以重要，是因为它们有效地提高了陶瓷材料的延展性，这意味着陶瓷材料在断裂前可以经历更多的变形，与金属类似。"比较不同价电子浓度的陶瓷在外加应力下的反应的模拟。资料来源：加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院为了更好地理解这种效应，Vecchio的研究小组与瑞典林雪平大学理论物理学教授DavideSangiovanni合作。Sangiovanni进行了计算模拟，而Vecchio的团队则对材料进行了实验制造和测试。研究小组研究了具有五种金属元素不同组合的高熵碳化物。每种组合在材料中都产生了不同的价电子浓度，他们发现了两种高熵碳化物，由于价电子浓度较高，它们在负载或应力作用下表现出优异的抗开裂性。其中一种由金属钒、铌、钽、钼和钨组成。另一种材料则用铬代替了铌。在机械负荷或应力作用下，这些材料能够分别变形或拉伸，类似于金属的行为，而不是陶瓷的典型脆性反应。当这些材料被刺穿或拉开时，键开始断裂，形成原子大小的开口。然后，金属原子周围的附加价电子重组，弥合这些开口，在相邻金属原子之间形成新的键。这种机制保留了开口周围的材料结构，有效地抑制了开口变大并形成裂缝。研究报告的共同作者、加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士生凯文-考夫曼（KevinKaufmann）说："我们发现，在纳米尺度上发生了一种潜在的转变，这些键正在重新排列，以将材料固定在一起。这种材料不会直接劈开断裂面，而是会像绳子被拉扯时一样慢慢断裂。这样，材料就能适应正在发生的这种变形，而不会以脆性方式失效"。目前的挑战在于如何扩大这些坚韧陶瓷的生产规模，使其应用于商业领域。这将有助于改变从航空航天部件到生物医学植入物等依赖高性能陶瓷材料的技术。这些陶瓷新发现的韧性也为它们在极端应用中的使用铺平了道路，例如高超音速飞行器的前缘。维奇奥解释说，更坚硬的陶瓷可以作为这些飞行器的前沿防御，保护重要部件免受碎片的撞击，使飞行器在超音速飞行中更好地存活。Vecchio说："通过解决陶瓷长期存在的局限性，我们可以大大扩展陶瓷的用途，并创造出有可能彻底改变我们社会的下一代材料。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392371.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392371.htm