這塊僅有手掌大小的晶體，卻蘊藏著宏觀物體中前所未見的驚人量子現象。維也納科技大學的研究團隊首次透過實驗，證實了強多體量子糾纏的存在，在這種現象下，粒子不再是獨立的個體，而是表現得如同一個協調一致的整體。
該研究團隊由維也納科技大學固態物理研究所的席爾克·比勒-帕申（Silke Bühler-Paschen）教授領導。他們研究了一種由鈰、鈀和矽（Ce₃Pd₂₀Si₆）組成的晶體，這是一種物理學界早已知曉、卻始終籠罩在神祕面紗下的「奇特金屬」（strange metal）。這些材料展現出異於尋常的電磁特性，是經典物理學完全無法解釋的。
這項實驗是在位於法國格勒諾布爾的勞厄-朗之萬研究所（ILL）進行的，該處是全球最重要的中子科學中心之一。博士生費德里科·馬扎（Federico Mazza）利用中子束照射晶體，並測量其對擾動的反應。透過非彈性中子散射技術，研究人員得以在極低溫且精密調節的磁場環境下，獲取材料內部結構的詳盡圖像。
為了分析實驗數據，科學家採用了量子資訊學中的工具——量子費雪資訊（QFI），這是由因斯布魯克理論物理學家彼得·佐勒（Peter Zoller）及其團隊開發的方法。其核心原理十分簡單：若系統內存在量子糾纏，它對外部擾動的反應強度，將顯著高於各個粒子獨立反應的總和。藉由測量系統的靈敏度，研究人員便能判定材料中隱藏的糾纏程度。
在普通晶體中，中子穿過時會將能量傳遞給單個粒子。然而，此次觀測到的情況截然不同：數據揭示了一種集體反應，無法單純用獨立個體的貢獻總和來解釋。計算結果顯示，在糾纏態中，至少有九個量子粒子組成一組，如同一體般協作。
透過形象化的類比有助於理解此現象。想像一個蟻穴：當它受到干擾時，做出反應的並非四處亂竄的個別螞蟻，而是整個蟻群如同一個生命體般行動。同樣地，晶體中的粒子也展現出集體行為，它們在量子層面上相互關聯，並在深層次上緊密組織在一起。
這項研究成果於 2026 年 6 月發表在《自然物理》（Nature Physics）期刊上，具有深遠的基礎科學意義。實驗證實，強多體量子糾纏並非奇特金屬中的罕見現象，而是其固有屬性。這種糾纏似乎解釋了它們的奇異特徵：例如低溫下電阻隨溫度呈線性變化，這種行為不符合常規的金屬電子理論，特別是困擾實驗物理學家已久的極低電噪聲現象。
此發現為量子資訊科學與凝聚態物理這兩個領域架起了一座意想不到的橋樑。它證明了原本在孤立原子與光子實驗室中發展的量子計量學方法，可以直接應用於現實材料的宏觀樣本，而無需將其與外界完美隔離。這意味著，「經典」與「量子」世界之間的界線，並非如傳統教科書所描繪的那般分明。
這一發現的前景廣闊且具實用價值。具備如此高度量子糾纏的材料，可望成為開發超靈敏量子感測器的基礎，這類設備能偵測到經典探測器無法感知的微弱訊號。這將為醫療診斷、地球物理學以及基礎物理學的測量技術帶來革命性的變化。
