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ABB電路板 RVARU5311  接著，看拓?fù)洳牧稀Ｗ畛醯耐負(fù)浣^緣體體系一般都是電子關(guān)聯(lián)小的體系，不包含過渡金屬離子。但拓?fù)洳牧系淖钍荜P(guān)注的一個特征并不是能帶拓?fù)涮卣鳎橇孔踊魻栃?yīng)。到了今天，分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)更為引人矚目。要達(dá)至這一效應(yīng)，能帶應(yīng)更多決定于自旋相互作用引入的分?jǐn)?shù)電荷，而電荷本身的貢獻(xiàn)則會變?nèi)酢崿F(xiàn)這一效應(yīng)的最佳體系就是那些平帶體系，對應(yīng)于電子關(guān)聯(lián)很強。正因為如此，常常將拓?fù)洳牧戏Q之為拓?fù)淞孔硬牧稀８M(jìn)一步，從下一代自旋電子學(xué)應(yīng)用角度看，那些磁性拓?fù)洳牧献钍荜P(guān)注，而磁性自然就是量子材料的屬性之一。

(6)  次后，看新型熱電材料。熱電材料發(fā)展到今天，熱電人為了追求高 ZT 值而無所不用其極，令人稱道。其中一類熱電材料追求極低熱導(dǎo)率。為了實現(xiàn)這一點，聲子玻璃或者非諧晶格結(jié)構(gòu)成為關(guān)注點。這些非諧晶格無疑給載流子輸運引入了額外的關(guān)聯(lián)，能帶結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，成為量子材料的新家族。到了今天，熱電化合物包含的元素變得越來越多，過渡金屬入列，磁性離子加盟，說它們不是量子材料怎么都不合適。

(7)  最后，看其它能源材料，包括催化、光伏、電池、發(fā)光材料，如此等等，許多特性都必然與電子關(guān)聯(lián)密不可分，雖然此中無數(shù)精英未必愿意與“量子材料”結(jié)交。

行文至此，筆者不應(yīng)繼續(xù)列舉下去，因為“量子材料”家族已經(jīng)很龐大，可能會引起其它類別材料的嫉妒和不滿。

ABB電路板 RVARU5311  更新、更高、更遠(yuǎn)

既然有這么多量子材料，科技界都側(cè)目量子科技的發(fā)展的現(xiàn)狀就不再令人奇怪，因為量子科技的進(jìn)程必然依賴于量子材料的進(jìn)步。量子材料必然要走向更新、更高、更遠(yuǎn)，才能對量子科技有所貢獻(xiàn)、不辱使命。

真的如此嗎？不妨牽強附會來討論幾句。

量子科技的發(fā)展，核心乃依賴于量子相干性、量子糾纏 (關(guān)聯(lián)) 等特性。能夠找到量子態(tài)高度相干和良好糾纏的載體，是量子科技發(fā)展的必要前提和基礎(chǔ)。這正是量子材料的使命和征程，雖然其它方案如冷原子和量子光學(xué)也在萬里長征。

(1)  電子是典型的量子。電子相互關(guān)聯(lián)最生動的實例應(yīng)屬超導(dǎo)態(tài)中的庫珀對。動量空間中的一對電子由晶格聲子作為紐帶關(guān)聯(lián)在一起，形成“電子電荷相互吸引”的狀態(tài)，而實空間可能對應(yīng)于相隔“很遠(yuǎn)”的兩個電子糾纏在一起協(xié)同導(dǎo)電。如果拓展到實空間，相鄰的一對電子兩兩惺惺相惜、共同巡游，那超導(dǎo)自然更為容易。大量庫珀對的凝聚構(gòu)成宏觀超導(dǎo)量子現(xiàn)象，也算是為超導(dǎo)量子計算奠定了材料基礎(chǔ)。類似的物理在量子自旋液體中也可體現(xiàn)。

(2)  量子科技的一個性能要求是量子相干性，或者說退相干時間要長。在固體中，關(guān)聯(lián)強、或粗暴地說兩個帶電荷的量子距離近，這種相干性就會好很多。還是以經(jīng)典的庫珀對為例。從動力學(xué)上說，聲子傳播需要時間。此時如果一對電子通過聲子關(guān)聯(lián)起來，在滿足電子庫珀成對的前提下，電子關(guān)聯(lián)強將有利于相干態(tài)的實現(xiàn)和穩(wěn)定性。這種描述過于粗暴，但能夠給讀者一個樸素的圖像。

(3)  量子科技的另一個性能要求是量子糾纏。在固體電子體系中，利用電子關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)可適用的量子糾纏也被廣泛研究。電子關(guān)聯(lián)也是實現(xiàn)可控量子糾纏的一種圖景，只是會牽涉到電子的自旋態(tài)，在此不再展開。

(4)  過去若干年，物理人提出了大量基于拓?fù)淞孔討B(tài)、基于量子自旋液體、基于超導(dǎo)結(jié)來實現(xiàn)量子計算和量子通訊等未來技術(shù)的方案，并在致力于將這些方案付諸實驗實現(xiàn)。這些努力正在將量子材料與未來量子科技更緊密地嫁接聯(lián)系起來。

同樣，不能也不需要再列舉下去，因為量子材料在未來量子科技中的功效已經(jīng)說得太多了。

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