理论物理学家正在基于量子电动力学的数学扩展，探索“分数子”的潜力，这是一种固定和不移动的准粒子，可以提供安全的信息存储。虽然目前还没有材料表现出这些分形，但正在进行的研究旨在创建更精确的模型，包括量子波动，这可以指导实验物理学家设计和测量具有这些特性的材料，可能会导致未来技术的重大飞跃。

fracton由于其无可挑剔的不动性，是数据存储的潜在候选者。然而，到目前为止，还没有发现任何实际的材料显示出分形。一组研究人员最近更仔细地研究了这些准粒子，揭示了一种令人惊讶的行为。

准粒子，如固体中的激发，可以用数学表示;一个例子是声子，它很好地描述了随着温度升高而放大的晶格振动。

在数学上，尚未在任何材料中观察到的准粒子也可以被表达出来。这些“理论上的”准粒子可能具有独特的性质，值得进一步研究。以分数为例。

完美的信息存储

分数子是自旋激发态的分数，不允许具有动能。因此，它们是完全静止不动的。这使得小数成为完全安全信息存储的新候选项。特别是因为它们可以在特殊条件下移动，即搭载在另一个准粒子上。

数值模拟的结果是一个具有典型捏点(左)的分数特征，并且应该用中子散射实验观察到。允许量子涨落会模糊这个特征(右)，即使在T=0 K时也是如此。信贷:HZB

柏林自由Universit?t和HZB的理论物理学家约翰内斯·鲁瑟教授解释说:“弗拉克顿是从量子电动力学的数学扩展中出现的，其中电场不是被视为矢量，而是被视为张量——与真实材料完全分离。”

简单的模型

为了将来能够在实验中观察分形，有必要找到尽可能简单的模型系统:因此，首先对具有反铁磁相互作用的角原子的八面体晶体结构进行了建模。

这揭示了自旋相关中具有特征掐点的特殊模式，原则上也可以通过中子实验在实际材料中检测到。

鲁瑟说:“然而，在以前的工作中，自旋被视为经典矢量，没有考虑量子涨落。”

包括量子涨落

这就是为什么Reuther和来自印度金奈的印度理工学院的Yasir Iqbal以及他的博士生Nils Niggemann现在首次将量子涨落纳入这个八面体固态系统的计算中。

这些都是非常复杂的数值计算，原则上能够映射分形。尼格曼说:“结果让我们很惊讶，因为我们实际上看到量子涨落并没有增强分数子的可见性，相反，即使在绝对零度下，它们也完全模糊了。”

接下来，这三位理论物理学家想要建立一个模型，在这个模型中，量子涨落可以向上或向下调节。一种介于经典固体物理和先前模拟之间的中间世界，在其中可以更详细地研究扩展的量子电动力学理论及其分形。

从理论到实验

目前还没有发现有分形的物质。但如果下一个模型能给出更精确的晶体结构和磁相互作用的指示，那么实验物理学家就可以开始设计和测量这种材料了。

鲁瑟说:“我没有看到这些发现在未来几年内得到应用，但也许在未来几十年，这将是著名的量子飞跃，具有真正的新性质。”

参考文献:Nils Niggemann, Yasir Iqbal和Johannes Reuther的“非常规捏点奇点的量子效应”，2023年5月12日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.130.196601