超固体：科学家首次将光变成像液体一样流动的固体

一、量子物理的“不可能任务”：当光被按下暂停键

2025年3月5日凌晨2点17分，意大利佛罗伦萨的CNR实验室里，一束蓝色激光划破黑暗。迪米特里奥斯·特雷波乔戈斯博士屏住呼吸，紧盯屏幕上的数据曲线——这是他们团队第238次尝试将光转化为超固体。突然，监测仪发出蜂鸣，密度调制精度定格在0.3‰，相位相干性突破99.7%！“我们成功了！光真的变成了会流动的固体！”实验室瞬间沸腾。

这项发表于《自然》的突破，终结了物理学界长达56年的悬案。自1969年苏联科学家提出超固体概念以来，科学家们始终在极低温原子实验中碰壁——直到意大利团队用砷化铝镓半导体和激光，在常温下创造出量子世界的“矛盾体”。

二、光之炼金术：纳米脊上的量子芭蕾

时间轴解密实验关键步骤：

1. 材料准备（2024年9月）

团队选用砷化铝镓半导体，在其表面刻蚀出宽度仅35纳米的脊状图案，相当于头发丝直径的1/2000。这些“量子轨道”将成为光子的高速公路。

2. 激光囚禁（2025年1月）

当532nm绿色激光照射半导体时，光子与电子激发出极化激元——这种混合粒子既携带光的迅捷，又具备电子的可控性。约10^18个粒子/cm³的密度，让它们开始量子纠缠。

3. 超固态成型（2025年2月）

在脊状结构的限制下，极化激元能量被精准调控至1.2meV临界点。监测显示，粒子突然自发排列成周期性晶格，同时以0.97c（光速）无摩擦流动——这正是超固体的双重铁证。

三、双重身份验证：科学家的侦探游戏

为证明这不是“量子赝品”，团队展开精密检测：

- 晶体结构实锤：利用超分辨荧光显微镜，捕捉到极化激元呈现六方密堆积结构，晶格常数误差小于0.05nm。

- 超流体实况录像：通过量子干涉仪观测到，当施加微扰时，系统产生无衰减的涡旋环，黏滞系数低至10^-9 Pa·s，比液氦超流体还要小三个数量级。

“这就像让冰块在保持形状的同时，瞬间融化成水流过指缝。”法国索邦大学阿尔贝托·布拉玛蒂教授评价道。

四、量子技术的“光速革命”：从实验室到未来生活

相比传统超冷原子方案，光基超固体具备三大颠覆性优势：

1. 操控灵活：仅需调整激光参数即可改变晶格常数，无需-273℃的极端环境。

2. 响应神速：光子运动速度接近光速，比原子系统快**百万倍**，适合高速量子计算。

3. 微型集成：实验芯片尺寸仅5×5mm²，未来可嵌入手机大小的量子设备。

中科大团队已启动类似实验，计划用国产半导体复现成果；德国马普研究所则设想用其构建拓扑量子比特，将量子计算机稳定性提升百倍。

五、改写教科书的科学远征

这项耗时8年、耗资2.3亿欧元的项目，背后是12项核心技术突破：

- 自发辐射抑制技术将光子损耗率压至10^-9/秒，打破世界纪录。

- 多维光场调控装置精度达0.001弧秒，相当于从地球瞄准月球上的一个乒乓球。

《自然》评审专家惊叹：“他们重新划定了量子模拟的边界！” 当实验室的蓝色激光依旧闪烁，人类对量子宇宙的认知疆界，已悄然拓展到新的维度。

结语：量子世界的中国式追问

“下次物理课讲到物质三态时，学生们会举手问：超固体排第几？”正如CNR研究员特雷波乔戈斯所言，这项突破不仅是科学的胜利，更点燃了公众对量子科技的热情。或许在不远的未来，我们真能用“光之冰块”建造量子互联网，让信息以光速在固态网络中奔流——这，才是超固体带给人类最璀璨的启示。