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摘要：当他们加大压力时，他们发现材料中的电子进入了一种前所未有的状态，在这种状态下，电子的磁自旋以四个一组的形式相互纠缠。在这种情况下，电子对的自旋是纠缠的。EPFL小组将硼酸锶铜置于每平方英寸高达800000磅的压力下。“KdSPE”“KdSPS”“看到”新的量子态，科学家们在实验样品中发射中子；中子没有电荷，但它们确实有磁场，而中子撞击锶化合物后的行为揭示了电子的纠缠态。
就像一对突然形成四重奏的旋转舞者，电子的磁性“自旋”可以变成四个一组的纠缠，新的研究揭示，
这个新的量子态，被称为“plaquette singlet”，解决了一个关于量子力学的长期问题，控制微小亚原子粒子行为的神秘定律。这项工作还可能为所有现代计算机中超越0和1的二进制逻辑的新型电子器件开辟道路。
在新的研究中，物理学家Mohamed Zayed，瑞士爱科尔理工大学洛桑分校（EPFL）的物理学家，和同事们拿了一块硼酸锶铜，一种类似于高温超导体的化合物，将其置于高压下，同时冷却至绝对零度以上几度。当他们加大压力时，他们发现材料中的电子进入了一种前所未有的状态，在这种状态下，电子的磁自旋以四个一组的形式相互纠缠。这种状态早有预测，但从未被实际观察到。扎耶德说：
这种状态变化（称为相变）是现代电子学的基础。例如，半导体工作是因为它们在特定电压下从绝缘体变为导体，将电路“打开”和“关闭”。这种从“打开”切换到“关闭”的能力创建了构成计算机计算核心的二进制逻辑的0和1。
如果利用一个相变（绝缘体变为导体的相变）将导致二进制计算机技术，“掌握所有其他可用的技术中的一些”扎耶德在写给Live Science的电子邮件中说：“在这个阶段，甚至很难想象相变会导致完全新颖的技术，
”高压现象科学家已经知道硼酸锶铜在低压下的行为。这种材料形成了一个二维晶格，所有的电子像一组正方形的瓷砖一样排列。每个电子都有一个“自旋”-人们可以把它们想象成微小的磁铁，自旋被描述为“向上”或“向下”。（事实上，自旋只是描述电子周围磁场的一种数学 ... ，并不是真正的旋转物体。）
电子行为受量子力学控制，因此自旋只能有离散值。此外，量子力学粒子可以纠缠在一起，一些性质可以联系起来，使粒子表现为一个单一的单元。在这种情况下，电子对的自旋是纠缠的。[信息图表：量子纠缠是如何工作的]
当压力升高时，电子的排列会发生轻微的变化，因为电子之间的距离会发生变化。EPFL小组将硼酸锶铜置于每平方英寸高达800000磅（55000个大气压）的压力下。在大约21500个大气层中，一些东西发生了变化：电子的自旋被分成四个组而不是两个组——一个叫做PraGET单态的状态。“KdSPE”“KdSPS”“看到”新的量子态，科学家们在实验样品中发射中子；中子没有电荷，但它们确实有磁场，而中子撞击锶化合物后的行为揭示了电子的纠缠态。
预测了复杂的行为，而这个特定的量子态之前已经被预测过，没有人确定它会真的发生，研究的合著者Henrik Rønnow说，他也是EPFL的量子物理学家。一个原因是数学很难做；这是几种可能性之一。
理论家已经计算出粒子在一维环境中的行为（想象电子在一条直线上）和一些二维环境中的行为。但多粒子2D系统变得更加复杂。
“两个粒子很容易处理，”Rønow告诉Live Science但对两个以上的粒子进行同样的计算是很困难的。”当你达到20或30便士时文章即使是最好的计算机也会耗尽蒸汽。
一种称为Shastry-Sutherland模型的理论预测了锶化合物中的二维电子晶格的行为；只要压力和温度相对较低（意味着小于数万个压力和接近绝对零度）。在不同的条件下，数学不太确定，因此进行了实验测试。
现在知道发生了什么，Rønnow说，有可能完善粒子行为的理论，特别是在固态系统中。”他说：“这为进一步研究理论与实验的比较开辟了一个领域。”我们可能有十种不同的理论试图预测这里会发生什么。现在理论家们可以回到过去说出了什么问题。
这项研究发表在7月17日的《自然物理学》杂志上。
最初发表在《生命科学》上。
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