标题:加州理工首次发现全新物质状态——三维量子液态晶体
来源:明日科学
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美国加州理工学院（California Institute of Technology）量子资讯及物质研究所的物
理学家首次发现了一种新的物质状态——三维量子液态晶体（3D quantum liquid
crystal）。
科学家认为，这种状态具有独特的物理性质，有可能在未来量子电脑中发挥作用。科学家
更声称，这研究的发现只是冰山一角，将启发未来更多有关的研究，测试这种新的物质状
态。
液态晶体 vs 3D量子液态晶体
液态晶体分子像普通液体一样自由流动，但又像固体那样保持固定的分子排列方向。常见
的液晶显示屏，就是一种人造的液态晶体；生物的细胞膜，则是天然的液态晶体。
量子液态晶体的分子行为与普通的液态晶体相似，但其电子更倾向于沿着特定轴定向。科
学家最早在 1999 年发现这种物质状态。
根据电子沿轴自转方向的不同，3D 量子液态晶体表现出不同的磁学特性。这意味着，充
电会让 3D 量子液态晶体变成磁体，或者改变其磁性的强度或方向。
量子应用
研究团队希望 3D 量子液态晶体可以用于设计效能更高的电脑芯片，或者开发速度更快的
量子电脑。
由于量子效应短暂而不稳定，单透过接触周围环境就能轻易发生改变甚至完全消失，因此
，制造量子电脑绝对是一个挑战。不过，这个问题可以用一种特殊的材料解决——拓扑超
导体，而这正是 3D 量子液态晶体发挥作用的地方。
研究负责人、加州理工物理学助理教授 David Hsieh 说，正如 2D 量子液态晶体被认为
是高温超导体的前体一样，3D 量子液态晶体或许正是我们一直寻找的拓扑超导体的前体
。
博士后学者 John Harter 认为，有了这项研究成果做基础，科学家就不必靠运气、盲目
地寻找拓扑超导体，而能够利用 3D 量子液态晶体来设计及研发它，有望加快量子电脑的
发展。
参考资料：
Harter, J. W., Zhao, Z. Y., Yan, J.-Q., Mandrus, D. G. & Hsieh, D. (2017) A
parity-breaking electronic nematic phase transition in the spin-orbit coupled
metal Cd_2Re_2O_7. Science, 356 (6335). pp. 295-299. ISSN 0036-8075.