沿著超導體高速公路加速的電子團代表了帕斯卡電導系列的運動。圖片：Jeremy Levy
由匹茲堡大學物理與天文學系教授領導的研究小組宣佈發現一種新的電子物質狀態。
凝聚態物理傑出教授傑里米·利維（Jeremy Levy）和副教授帕特里克·歐文（Patrick Irvin）是論文“彈道一維LaAIO3/SrTiO3通道中的帕斯卡電導系列”的合著者。這項研究的重點是在一維傳導系統中的測量，在該系統中，發現電子在傳播中沒有發生散射，電子兩個或多個成組運動，而不是單個運動。
LaAIO3/SrTiO3材料結構
該研究於2月14日發表在《科學》雜誌上。
“通常，電子在半導體或金屬中移動並散射，如果施加電壓，總體會向一個方向漂移。但是在彈道導體中，電子的移動更像是高速公路上的汽車。其優點是它們不會散發熱量，可能以與普通電子產品完全不同的方式使用。之前的研究人員成功地製造了這種彈道導體。”
彈道輸運（Ballistic transport），是指介質中的載流子在輸運移動中幾乎不會遇到散射。由於沒有散射的作用，電子的運動僅遵從牛頓定律。
介質中的電阻一般是由電子散射而產生，這可以是因為雜質、缺陷或者在平衡位置附近震盪的原子/分子引起的散射；也可以是由在氣體和液體中自由運動的原子/分子引起的。彈道輸運是電荷或者帶能量的粒子不受阻礙的在介質中長距離流動。
它與超導現象不同，它的存在不會產生邁斯納效應（Meissner effect）。並且對於彈道輸運導體而言，一旦停止供應驅動力，便不再導電，而超導材料即使斷開了驅動力，其中的超導電流也會繼續流動。
“我們的發現表明，當使電子相互吸引時，它們可以形成一束由兩個，三個，四個和五個電子組成的束，這些電子的行為實際上就像是新型粒子，新形式的電子物質一樣。”
電子成組運動。圖片：Jeremy Levy
利維將這一發現與夸克結合在一起形成中子和質子的方式進行了比較。發現新問題的一個重要線索是認識到這些彈道導體與帕斯卡三角中的一個序列相匹配。
帕斯卡三角就是我們知道的楊輝三角，每個數字都等於上方兩個數字之和
“如果沿帕斯卡三角的不同方向看，您會看到不同的數字模式，其中一個模式是1、3、6、10、15、21。這是我們在數據中注意到的序列，因此這成為一個具有挑戰性的線索這個發現花了我們一些時間來理解，但這是因為我們最初並沒有意識到我們正在尋找的是由一個電子，兩個電子，三個電子等組成的粒子。一起得到1、3、6、10的順序。”
同時是匹茲堡量子研究所所長的列維指出，這些新粒子具有與量子糾纏有關的特性，這些特性可能會用於量子計算和量子再分配。他說，這一發現是邁向量子物理學下一階段的令人振奮的進步。
他說：“這項研究屬於匹茲堡在更大範圍內的努力，以開發與第二次量子革命有關的新科學和技術。”
“在第一次量子革命中，人們發現周圍的世界基本上是由量子物理學定律支配的。這一發現促使人們瞭解了元素週期表，材料的行為方式以及在晶體管、計算機、MRI掃描儀和信息技術發展中的作用。 。
“現在進入21世紀，我們正在研究所有關於量子物理學的奇怪預測，並將其轉為現實並加以使用。當您談論APP時，我們正在考慮量子計算、量子隱形傳態、量子通信、量子感測，使用以前被忽略的物質量子性質的想法。”
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