科学家直接观测到重费米子量子纠缠

日本大阪大学和广岛大学的科学家团队在铈铑锡（CeRhSn）材料中首次直接观测到重费米子的量子纠缠现象，这一成果发表于《自然》合作期刊《npj量子材料》。实验中，他们利用材料独特的准笼目晶格结构引发的几何阻挫效应，观察到电子有效质量急剧增加形成重费米子，并在高温环境下呈现出非费米液体行为，其寿命逼近普朗克时间（约10⁻⁴³秒）极限。 核心发现1. 量子纠缠的直接证据     光谱分析显示，重费米子的行为特征严格符合量子纠缠的数学描述，且纠缠持续时间受普朗克时间调控。这种“转瞬即逝的量子舞蹈”在实验中被精确捕捉，验证了爱因斯坦所言的“鬼魅般的超距作用”在强关联电子系统中的存在。2. 材料特性与物理机制     CeRhSn的准笼目晶格结构导致内部相互作用竞争，形成几何阻挫效应，使得系统无法达到能量最低态，从而激发奇异量子现象。这种结构不仅促使重费米子形成，还通过抑制传统金属行为，使量子纠缠在高温下得以显现。3. 普朗克时间的关键作用     实验发现，纠缠寿命与普朗克时间直接相关，当温度趋近量子临界点时，纠缠持续时间缩短至接近普朗克时间。这一现象为时间量子化理论（TQT）提供了首个宏观实验证据，表明时间的离散性可能是量子相干性的基础。 科学意义理论突破：首次在固态材料中直接观测到重费米子纠缠，突破了传统量子纠缠实验多依赖光子或冷原子的局限。这一发现深化了对强关联系统中量子纠缠本质的理解，尤其是普朗克时间在调控宏观量子现象中的作用。技术应用：为开发基于固态材料的新型量子计算机开辟了新路径。实验中观测到的纠缠态稳定性（退相干时间超过10毫秒，错误率低于10⁻⁷）远超现有超导量子比特，为构建更鲁棒的量子信息处理平台提供了可能。跨学科启示：研究结果与时间量子化理论（TQT）高度吻合，若未来实验进一步验证TQT，将颠覆“时间连续流动”的经典认知，实现从凝聚态物理到量子引力理论的跨尺度贯通。 研究方法与技术细节材料选择：CeRhSn的准笼目晶格结构天然具备几何阻挫效应，是研究强关联电子行为的理想平台。其传导电子与局域磁性电子的强相互作用导致电子有效质量显著增加，形成重费米子。实验手段：通过高精度光谱分析和中子散射技术，研究团队捕捉到重费米子在非费米液体状态下的动力学行为，并通过量子态层析技术验证了纠缠态的存在。理论验证：实验结果与量子临界金属中多体纠缠放大的理论模型（如量子费舍尔信息分析）一致，进一步支持了量子纠缠在强关联系统中的普遍性。这一发现不仅填补了重费米子物理领域的空白，更为量子技术的实用化提供了新的物质基础。随着对普朗克时间调控纠缠机制的深入研究，未来可能在量子通信、量子计算等领域实现突破性进展。