標題:加州理工首次發現全新物質狀態——三維量子液態晶體
來源:明日科學
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美國加州理工學院（California Institute of Technology）量子資訊及物質研究所的物
理學家首次發現了一種新的物質狀態——三維量子液態晶體（3D quantum liquid
crystal）。
科學家認為，這種狀態具有獨特的物理性質，有可能在未來量子電腦中發揮作用。科學家
更聲稱，這研究的發現只是冰山一角，將啟發未來更多有關的研究，測試這種新的物質狀
態。
液態晶體 vs 3D量子液態晶體
液態晶體分子像普通液體一樣自由流動，但又像固體那樣保持固定的分子排列方向。常見
的液晶顯示屏，就是一種人造的液態晶體；生物的細胞膜，則是天然的液態晶體。
量子液態晶體的分子行為與普通的液態晶體相似，但其電子更傾向於沿著特定軸定向。科
學家最早在 1999 年發現這種物質狀態。
根據電子沿軸自轉方向的不同，3D 量子液態晶體表現出不同的磁學特性。這意味著，充
電會讓 3D 量子液態晶體變成磁體，或者改變其磁性的強度或方向。
量子應用
研究團隊希望 3D 量子液態晶體可以用於設計效能更高的電腦晶片，或者開發速度更快的
量子電腦。
由於量子效應短暫而不穩定，單透過接觸周圍環境就能輕易發生改變甚至完全消失，因此
，製造量子電腦絕對是一個挑戰。不過，這個問題可以用一種特殊的材料解決——拓撲超
導體，而這正是 3D 量子液態晶體發揮作用的地方。
研究負責人、加州理工物理學助理教授 David Hsieh 說，正如 2D 量子液態晶體被認為
是高溫超導體的前體一樣，3D 量子液態晶體或許正是我們一直尋找的拓撲超導體的前體
。
博士後學者 John Harter 認為，有了這項研究成果做基礎，科學家就不必靠運氣、盲目
地尋找拓撲超導體，而能夠利用 3D 量子液態晶體來設計及研發它，有望加快量子電腦的
發展。
參考資料：
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.