河北
在发表于《物理评论快报》的一项新研究中，Nägerl团队与来自CNRS和巴黎第九大学的理论合作者Alvise Bastianello共同证明，被称为“分数费米海”的极为特殊的量子态可以通过量子工程手段实现。
通过粒子相互作用的周期性变化，将量子粒子——此处指一维约束下的超冷铯原子——驱使其远离平衡态，由此涌现出一种全新的临界物质相，超越了著名的Tomonaga-Luttinger液体理论所描述的范围。这篇新论文为Hanns-Christoph Nägerl教授团队在实验物理系近期的实验工作提供了配套的理论支持和基础。
通常，量子世界中的粒子在低温下遵循严格的排布规则。正如Bastianello所解释的：“例如，费米子会整齐地堆叠到可用的能态中，形成所谓的‘费米海’。但如果迫使相互作用的原子不断循环往复地经历极端条件，让它们从强烈互斥逐渐变为强烈互吸，会发生什么？”
研究人员表明，一种特定的相互作用循环让初始基态原子进入一种高度激发却高度有序的非平衡构型。这被称为“分数”费米海，其中粒子似乎遵循一种占据率降低的规则。
“相互作用循环不是简单地加热系统，而是将原子重新排列成一种新的多体态，”该研究的主要作者曾毅说。“这让我们有了一种可控的方式，去探索通常平衡范式之外的量子物质。”
这种分数态带来的影响非常惊人。粒子之间的数学关联性显示出明显的波纹——称为弗里德尔振荡——在任意强度的排斥相互作用下都表现出独特的衰减模式。至关重要的是，这种新状态显示出的特征不同于朝永-拉廷格液体，后者长期以来一直是理解一维量子系统的标准模型。
“这种状态处于高度激发态，但并非随机，”内格尔说。“它有一种隐藏的秩序，这种秩序在其关联性中会显现出来。”他补充道，“我们还不确定该给这些新准粒子起什么名字。也许叫‘超费米子’？”
这些特定信号的出现，表明存在一个全新的奇异临界相，为在冷原子量子模拟器中探索普适行为开辟了新路子。正如内格尔所说，“分数费米海的发现展示了我们能把量子模拟推进到多远：不仅能重现已知模型，还能创造并探测超越现有范式的状态。”
这篇姊妹论文是在量子模拟的思路下实验实现分数费米海的，目前仍在评审中，也可以在arXiv预印本服务器上看到。
更多信息：Alvise Bastianello 等，一维玻色气体中作为分数费米海的奇异临界态，物理评论快报（2026）。DOI: 10.1103/j3s5-gjpf。arXiv 预印本：DOI: 10.48550/arxiv.2602.17656
Yi Zeng 等，分数费米海的实现，arXiv（2026）。DOI: 10.48550/arxiv.2602.17657
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