維也納團隊測出厘米級晶體量子糾纏 愛因斯坦「鬼魅效應」現形

幾十年嚟，量子糾纏一直被視為微觀世界嘅專利，淨係喺光子、原子呢啲尺度先會出現。但隨住2026年6月16號《自然物理》期刊發表嘅一項里程碑實驗，呢個觀念正式被改寫。維也納理工大學（TU Wien）嘅物理學家，成功喺一塊奇異金屬晶體——大到可以用手拎起、肉眼都睇得到——入面，探測到高度嘅多體量子糾纏，涉及至少九個量子實體集體運作 。

奇異金屬晶體：隱藏量子秘密嘅材料

今次實驗嘅主角係一種叫 Ce₃Pd₂₀Si₆ 嘅化合物晶體，由鈰（Cerium）、鈀（Palladium）同矽（Silicon）組成。佢係一種「重費米子」材料，喺凝聚態物理學界早已出名，因為佢會展示一種叫「近藤破壞量子臨界性」嘅現象——簡單講，就係喺量子相變嘅臨界點，電子原本獨立嘅準粒子行為會崩潰，變成一大團難以描述嘅集體狀態 。

呢類材料被稱為「奇異金屬」，係因為佢哋嘅電阻隨溫度線性上升，完全唔符合傳統金屬嘅電子散射理論，幾十年嚟都係固態物理其中一個最大嘅謎團。

幕後功臣：量子費雪資訊

今次突破並唔係靠咩新顯微鏡，而係靠一個由量子資訊理論借過嚟嘅概念：量子費雪資訊（Quantum Fisher Information, QFI）。呢個概念最早由奧地利因斯布魯克大學嘅量子物理學家 Peter Zoller 團隊開發。QFI 可以量化一個量子系統對微小擾動有幾敏感。如果系統嘅反應超過咗經典物理可以解釋嘅上限——即係話佢嘅反應強過所有獨立粒子反應嘅總和——咁呢種額外嘅敏感度，就只可能嚟自量子糾纏 。

藉住呢個框架，團隊第一次可以由一塊實體固體材料入面，直接提取出糾纏嘅度量，同傳統實驗要小心翼翼咁準備同隔離量子狀態嘅做法完全唔同。

中子散射：窺探晶體內部嘅集體之舞

由 Silke Bühler-Paschen 教授 領導嘅維也納團隊，並冇嘗試將成塊晶體擺入量子疊加態——咁做對咁大件物體嚟講幾乎冇可能。相反，佢哋去到法國格勒諾布爾嘅勞厄-朗之萬研究所（Institut Laue–Langevin, ILL），用「非彈性中子散射」技術進行實驗。

具體做法係用中子束射向晶體，然後觀察材料入面粒子嘅自旋點樣集體波動，並記錄佢哋嘅動力學自旋關聯函數 S(q, ω, T)——即係睇吓自旋點樣隨能量、動量同溫度一齊郁動 。

當團隊將 QFI 形式理論套用到散射數據之後，結果好驚人。晶體嘅集體反應強得滯，根本冇可能用獨立粒子去解釋。喺實驗最低溫（60 毫開爾文，即 -273.09°C），QFI 密度達到 f_Q = 8.2 ± 0.9，呢個數值喺數學上對應到至少九個量子實體一齊糾纏。

糾纏強度喺兩個條件下達到峰值：溫度最低嘅 60 mK，同埋磁場大約 1.73 特斯拉附近——呢度正正係「近藤破壞」發生嘅量子臨界點。當晶體由 10 開爾文（-263.15°C）冷卻到 60 mK，QFI 密度急升近 40 倍，而且完全冇放緩嘅跡象，意味住喺更低溫度之下，糾纏可能仲強 。

奇異金屬點解咁「奇」？

呢個結果為奇異金屬嘅謎團提供咗一個好有說服力嘅新說法。奇異金屬唔似普通金屬咁導電，佢哋嘅電子好似失去咗個體身份，形成一個集體量子湯。呢次實驗直接將準粒子崩潰（近藤破壞）同多體糾纏嘅爆發連結起嚟 。

奇異金屬標誌性嘅「線性電阻」，可能唔係源於雜質或者簡單散射，而係一個高度糾纏集體量子態嘅指紋。

由基礎物理到量子傳感器

除咗解釋奇異金屬，呢項研究仲為量子科技鋪咗一條好實際嘅路。量子費雪資訊唔單止係糾纏嘅探測器，佢仲係「量子度量學」（quantum metrology）——一門關於超精密測量嘅科學——嘅核心量。一塊本身有強大、穩定內部糾纏嘅材料，就等於一個天然嘅超靈敏傳感器平台。

如果可以喺更高、更實用嘅溫度（例如室溫）維持呢種糾纏，呢類材料未來可以用嚟做磁場感應、甚至係探測重力波。研究仲打開咗一道大門，俾科學家可以系統性咁利用 QFI 技術，去篩選其他量子材料（包括高溫超導體），睇吓有冇宏觀糾纏 。

跨界合作嘅成果

呢項研究係國際合作嘅典範。實驗工作由維也納理工大學 Silke Bühler-Paschen 教授嘅團隊主導，博士生 Federico Mazza 喺法國 ILL 進行中子散射實驗。理論基礎由奧地利因斯布魯克大學嘅 Peter Zoller 團隊建立，美國萊斯大學（Rice University）嘅 Qimiao Si（斯其苗）教授團隊亦有重要貢獻——佢哋長期研究 Ce₃Pd₂₀Si₆ 嘅近藤破壞機制。

透過將抽象嘅量子資訊工具，同混亂真實嘅固態物質結合，團隊喺兩個原本相距好遠嘅領域之間，搭咗一條橋。佢哋俾物理學家一種全新方式，去目擊愛因斯坦口中嗰種「鬼魅般嘅超距作用」——今次唔係喺受控嘅真空室入面，而係喺一塊肉眼可見、閃閃發光嘅細小晶體之中。