量子距离是指两个量子态之间量子力学相似性的度量。量子距离为1表示两个量子态相同，而量子距离为0则表示它们完全相反。物理学家很久以前就在理论科学领域引入了这个概念，但直到最近，它的重要性才在物理学领域得到越来越多的认可。

在过去的几年中，许多实验物理学家试图测量真实固态材料中电子的量子距离，但迄今为止，对量子距离以及量子度量张量(现代物理学中根据邻近量子态之间的距离定义的关键几何量)的直接测量仍然难以实现。

由于量子度量张量与解释和理解固体中的基本物理现象高度相关，因此，提出一种在固态系统中直接测量它的有效方法至关重要。

近期，在理论和实验量子物理学领域取得了突破性进展。由韩国延世大学物理系能带结构工程中心主任、安德伍德杰出物理学教授金根洙(Keun Su Kim)领导的韩国和美国国际研究团队，首次报告了量子距离的实验测量结果。他们的研究成果已于2025年6月5日在线发表在《科学》杂志上。

该研究由延世大学的金教授领导的实验小组与尹娜·郑 (Yoonah Chung) 和朴秀彬 (Soobin Park) 以及首尔国立大学的杨博姆·正 (Bohm-Jung Yang) 教授领导的理论小组与金善杰 (Sunje Kim) 和钱玉婷 (Yuting Qian) 密切合作完成。

金教授介绍说：“理论研究小组发现，一种元素层状晶体——黑磷，由于其结构简单，是研究电子量子距离的理想材料。在此基础上，实验组利用价带伪自旋织构的动量空间分布，结合角分辨光电子能谱技术和美国先进光源的同步辐射，从极化依赖性的角度分辨光电子能谱技术，测量了黑磷中电子的量子距离。”

利用这种方式，研究人员首次成功测量了黑磷中固体中布洛赫电子的全量子度量张量。

“测量量子距离至关重要，这不仅有助于理解固体中的异常量子现象(包括超导体等特殊固体)，也有助于推进我们的量子科学和技术发展。例如，精确测量量子距离将有助于开发容错量子计算技术。”金教授解释道。

量子距离对于在量子力学层面理解材料至关重要，也是我们全面理解固体复杂量子现象的基石之一。这类研究将引领我们开发更先进的半导体技术、更高转变温度的超导体，以及超越传统计算机的量子计算机。

总的来说，这项工作有望为广泛的晶体系统中的量子几何响应提供见解，并最终为量子技术主导的未来铺平道路。

更多信息： Sunje Kim 等人，《固体中量子度量张量的直接测量》，《科学》(2025)。期刊信息： Science