日本的一个联合研究小组观测到“重费米子”(质量显著增强的电子)，表现出受普朗克时间(量子力学中的基本时间单位)支配的量子纠缠。这一发现为利用固态材料中的这一现象开发新型量子计算机开辟了激动人心的可能性。该研究成果发表在《npj量子材料》杂志上。

当固体中的传导电子与局域磁电子发生强烈相互作用，从而有效增加其质量时，就会产生重费米子。这种现象会导致诸如非常规超导性等不寻常的性质，也是凝聚态物理学的核心课题。本研究的材料是铈-铑-锡(CeRhSn)，它属于一类具有准“戈薇”晶格结构的重费米子系统，以其几何挫败效应而闻名。

研究人员研究了 CeRhSn 的电子态，这种材料以在相对高温下表现出非费米液体行为而闻名。对 CeRhSn 反射光谱的精确测量表明，非费米液体行为持续到接近室温，重电子的寿命接近普朗克极限。观察到的光谱行为可以用单一函数描述，这强烈表明 CeRhSn 中的重电子存在量子纠缠。

领导这项研究的大阪大学木村信一博士解释说：“我们的研究结果表明，处于这种量子临界态的重费米子确实存在纠缠，并且这种纠缠受普朗克时间控制。这一直接观察对于理解量子纠缠和重费米子行为之间复杂的相互作用而言，是重要的一步。”

量子纠缠是量子计算的关键资源，在 CeRhSn 等固态材料中控制和操控量子纠缠的能力，为构建新型量子计算架构提供了一条潜在途径。本研究中观察到的普朗克时间极限为设计此类系统提供了关键信息。

对这些纠缠态的进一步研究可能会彻底改变量子信息处理，并开启量子技术的全新可能性。这一发现不仅增进了我们对强关联电子系统的理解，也为下一代量子技术的潜在应用铺平了道路。

更多信息： Shin-ichi Kimura 等人，《各向异性非费米液体和准kagome Kondo晶格系统的动态普朗克标度》，《npj Quantum Materials》(2025)。