Ученые впервые измерили квантовый метрический тензор в черном фосфоре

Исследователям впервые удалось измерить квантовый метрический тензор в твердых телах. Автор: Кын Су Ким из Университета Ёнсе

Квантовое расстояние — это мера квантово-механического сходства между двумя квантовыми состояниями. Значение «1» означает идентичность состояний, а «0» — их полную противоположность. Хотя физики ввели это понятие в теоретической науке давно, его важность в физике стала очевидной лишь в последние годы.

Многие экспериментальные физики пытались измерить квантовое расстояние электронов в твердотельных материалах, но прямое измерение квантового расстояния и, следовательно, квантового метрического тензора — ключевой геометрической величины в современной физике — до сих пор оставалось недостижимым.

Поскольку квантовый метрический тензор играет важную роль в объяснении фундаментальных физических явлений в твердых телах, разработка методики его прямого измерения крайне важна.

В недавнем прорыве международная команда ученых из Республики Корея и США под руководством профессора Кын Су Кима из Университета Ёнсе впервые экспериментально измерила квантовое расстояние. Результаты исследования были опубликованы 5 июня 2025 года в журнале Science.

«Теоретическая группа обнаружила, что черный фосфор — идеальный материал для изучения квантового расстояния электронов благодаря своей структурной простоте. На основе этого экспериментальная группа измерила квантовое расстояние электронов в черном фосфоре, используя распределение псевдоспиновой текстуры валентной зоны», — пояснил профессор Ким.

Таким образом, ученые впервые успешно измерили полные квантовые метрические тензоры электронов Блоха в черном фосфоре.

«Измерение квантового расстояния фундаментально важно не только для понимания аномальных квантовых явлений в твердых телах, таких как сверхпроводимость, но и для развития квантовых технологий. Например, точное измерение квантовых расстояний может помочь в создании отказоустойчивых квантовых компьютеров», — добавил профессор Ким.

Это исследование открывает путь к лучшему пониманию квантовых явлений в материалах, что может привести к прорывам в полупроводниковых технологиях, высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых вычислениях.

Подробнее: Sunje Kim et al, Direct measurement of the quantum metric tensor in solids, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ado6049

Источник: Yonsei University