科学家发现神秘“几何力”，让电子像受重力一样弯曲

如今，日内瓦大学（UNIGE）的研究人员与意大利萨勒诺大学及CNR-SPIN研究所的同事合作，取得了重大突破。他们在量子材料内部发现了一种此前未被观察到的几何特征，这种特征会改变电子的运动方式，其原理类似于引力弯曲光线。这项发表在《科学》杂志上的研究成果，为下一代量子电子学指明了新的可能性。

### 量子材料为何重要
现代科技依赖性能卓越的材料，其中许多都源于量子物理学。该领域研究微观尺度的物质，粒子在其中会表现出令人惊讶的行为。在过去一个世纪里，对原子、电子和光子的研究催生了晶体管的发明，奠定了当今计算机的基础。

即便现在，科学家仍在不断发现挑战既有理论的量子效应。近期研究表明，当大量粒子在某些材料内部相互作用时，一种内部几何结构会显现出来。这种结构能够改变电子的运动方向，与爱因斯坦引力理论所描述的光线弯曲现象极为相似。

### 从数学概念到可测量的现实
这种内部结构被称为量子度量。它描述了电子运动的量子空间的曲率，并影响材料的许多微观特性。尽管其重要性不言而喻，但通过实验证明其存在一直极具难度。

“量子度量的概念可追溯至约20年前，但长期以来它仅被视为一种理论构想。直到最近几年，科学家才开始探索其对物质特性的实际影响。”日内瓦大学理学院量子物质物理系教授兼主任安德里亚·卡维利亚解释道。

### 在量子材料中探测隐藏几何结构
在这项新研究中，由日内瓦大学领导的研究团队与萨勒诺大学物理系副教授卡尔米内·奥尔蒂克斯合作，在两种氧化物材料——钛酸锶和铝酸镧的界面处检测到了量子度量。该界面已被公认为研究量子行为的强大平台。

“通过观察在量子度量和施加于固体的强磁场共同作用下电子轨迹如何扭曲，就能揭示它的存在。”日内瓦大学理学院量子物质物理系研究员、该研究的第一作者贾科莫·萨拉解释道。

### 对未来技术的意义
能够观察到这一效应，使科学家能更精确地测量材料的光学、电子和输运特性。研究团队还发现，量子度量是许多材料的基本特性，而非此前认为的罕见特例。

安德里亚·卡维利亚总结道：“这些发现为在多种材料中探索和利用量子几何开辟了新途径，对未来工作于太赫兹频率（万亿赫兹）的电子学、超导以及光与物质相互作用具有重大意义。”