上海时间5月26日消息，据美国媒体报导，在新冠病毒疫情隔离期间，美国一位化学学家在自家卧室借助量子技术远程控制实验室设备，制造出了第五种物质状态。
Gadge博士是美国苏塞克斯学院物理与数学科学大学的化学学家，她制造的是名为“玻色-爱因斯坦汇聚”（Bose-，简称BEC）的物质状态。这是玻骰子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态。在这些状态下，极高温的原子集聚在一起，表现得就像一个单一的实体。
▲Gadge博士的家距离苏塞克斯学院的实验室约3公里，目前她只能居家工作，可以在她的屏幕上见到玻色-爱因斯坦汇聚的图象
在疫情隔离期间，Gadge博士只能在离实验室约三公里外的自家起三居里工作，但她还是用笔记本控制激光和无线电波，创造出了玻色-爱因斯坦汇聚。剑桥学院量子系的研究人员觉得，这是第一次有人通过远程操作，在之前未曾制造过玻色-爱因斯坦汇聚的实验室里制造出了这些物质状态。
这一成就也许能为使用计算机远程操作量子技术提供启发，例如在太空或水下等无法接近的环境中。借助量子化学中鬼魅般的超距效应，量子技术可以极大地推进信息处理的速率，进而开发出月球上最强悍的计算机。
“我们都十分激动，由于我们可以在隔离期间，以及未来任何可能的隔离情况下，采用远程方法继续进行实验，”苏塞克斯学院实验化学学院士彼得·克鲁格（Peter）说，“增强远程实验室控制的能力，对于研究在太空、地下、潜艇以及极端天气下无法接近的环境中操作量子技术而言，有着重大意义。”
玻色-爱因斯坦汇聚是继固态、液态、气态和等离子态（当二氧化碳中的原子电离时形成的）以后的第五种物质状态。20世纪20年代中期量子物理学家证实了世界是由能量构成的，阿尔伯特·爱因斯坦和美国化学学家萨特延德拉·纳特·玻色（NathBose）预言，量子热学可以促使大量粒子表现出单个粒子的行为，这开启了对所谓“第五物质”的研究。
▲这张图象否认了玻色-爱因斯坦汇聚的成功制造。从左到右可以看见，当原子冷却到接近绝对零度时，其行为如同一个单一实体
但是，直至1995年6月，科学家们通过在170nK（1.7×10^-7K）的高温下冷却由大概2000个铷-87原子组成的黏稠二氧化碳，才制造出了世界上第一个玻色-爱因斯坦汇聚。
玻色-爱因斯坦汇聚一般是一团由成千上万个铷原子组成的云，这种气态原子冷却至接近绝对零度，即原子停止运动的体温。但是，就在绝对零度之上，原子具有一种不同寻常的性质，它们会结合成一个单一的量子物体，也就是几乎全部原子都集聚到能量最低的量子态，产生一个宏观的量子状态量子物理学家证实了世界是由能量构成的，并可以感知特别弱的磁场。
苏塞克斯学院的量子系统与设备研究小组就在利物浦郊外进行实验，目的是用玻色-爱因斯坦汇聚作为磁传感。“我们使用多个悉心定时的激光和无线电波冷却步骤，在超高温条件下制备出铷原子二氧化碳，”克鲁格院长说，“这须要用计算机对激光、磁铁和微芯片中的电压进行精确控制，同时也须要对实验室的环境条件进行警觉的监控，由于没有人就能亲自到现场进行检查。”
▲Gadge博士在学院量子实验室设置了控制原子的激光器，然后实验室就因新冠疫情关掉
就在隔离举措规定可以居家工作的人应当待在家里之前，研究人员设置了一个二维磁光阱，这是一套看上去很奇怪的金属装置，借助激光和吸铁石来形成捕获的原子。Gadge博士通过远程访问实验室的计算机，在家中运行序列，因而进行复杂的估算。
“研究小组仍然在观察隔离和在家工作的情况，因而我们早已有好几个礼拜未能步入实验室了，”Gadge博士说，“过程要比我在实验室的时侯慢得多，由于这个实验不稳定，每次运行之间我都须要10到15分钟的冷却时间。”
“这毕竟没有自动操作的效率高，但是也愈发吃力，由于我没法像在实验室工作那样进行系统扫描或修补不稳定性，”她补充道，“但我们决心继续研究，我们也仍然在探求远程进行实验的新方式。”
被捕获的高温量子二氧化碳在受控状态下，可以创建非常精确的传感，用于侦测和研究新的材料、几何形状和设备。目前研究小组正在对传感进行进一步开发，以应用于电动车辆电瓶、触摸屏、太阳能电板以及脑成像等医学领域。
▲扫描隧洞显微镜显示了一个精确放置并封装在硅中的磷原子量子比特
在过去的9个月里，该研究团队还仍然旨在于构建第二个实验室，以稳定地制造出玻色-爱因斯坦汇聚。这将作为开发新型磁显微镜和其他量子传感等更大项目的一部份。
苏塞克斯学院是美国国家量子估算网路的一部份。该网路创立于2013年，目标是将第一台通用的量子计算机商业化。早在2017年，剑桥学院就在《科学进展》（）刊物上发表了建造量子计算机的新蓝图。2019年10月，微软公司宣称早已取得了量子估算的突破，其开发的处理器可以在几分钟内完成传统计算机须要1万年才会完成的估算。但是，微软在量子技术研究领域的主要竞争对手，包括IBM等，对微软宣称早已实现的所谓“量子霸权”提出了异议。所谓量子霸权，又称量子优越性，是指量子计算机就能解决古典计算机实际上难以解决的问题。
IBM也在研究自己的量子计算机，该公司觉得，微软的“”量子计算机所完成的随机数生成任务，精典计算机理论上在经过1万年的处理后也是可以完成的。IBM研究人员在一篇博客文章中写道，因为约翰•普莱斯基尔（John）在2012年提出的“量子霸权”一词的本意是描述量子计算机可以做到精典计算机不能做到的事情，因而微软还没有达到这个门槛。
苏塞克斯量子技术中心院长温弗里德·亨辛格（）院长当时在接受专访时表示：“他们（微软）选择的问题是一个完全没有实际用途的问题，下一步将是解决有用的问题。”
哪些是量子计算机？它是怎样工作的？
量子计算机的关键在于它除了能在“开”或“关”的回路基础上工作，并且能够同时处于“开”和“关”的状态。这听上去很奇怪，但却是由量子热学的规律决定的。量子热学决定了组成原子的粒子的行为。在这个微观尺度上，物质的行为方法在我们所处宇宙的宏观尺度上是不可能的。
量子热学容许这种极小的粒子以多种状态存在，这就是所谓的“叠加”，直至它们被观察或被干扰。一个挺好的类比是一枚在空中旋转的硬币，在它落地之前，你不能说它是“正”还是“反”。
现代估算的核心是二补码代码，精典计算机几六年来都借此为基础。精典计算机的“比特”由0和1组成，而量子计算机的“量子位”既可以取0或1的值，还可以同时取0和1的值。对量子计算机而言，其发展的主要障碍之一是怎样证明它们可以击败精典计算机。微软、IBM和英特尔等公司都在努力实现这一目标。
玻色-爱因斯坦汇聚：物质的第五种状态
▲在美国基律纳进行的另一个实验中，一个拿来形成玻色-爱因斯坦汇聚态的原子“阱”。阿尔伯特·爱因斯坦和美国化学学家萨特延德拉·纳特·玻色在1924年到1925年之间就预言了玻色-爱因斯坦汇聚，但制造这些物质状态所需的技术直至1995年才出现
玻色-爱因斯坦汇聚态（BEC）被称为物质的第五态，而前四种分别是固态、液态、气态和等离子态。这些状态是在接近绝对零度的高温下产生的，并且只在表现得像玻骰子的原子中产生。
玻骰子是两种基本粒子中的一种。当玻骰子原子冷却产生汇聚态时，它们会丧失自己的特点，其行为如同一个巨大的超级原子集团，有点像在激光束中显得无法区分的光子。1995年6月5日，韩国佛罗里达学院博尔德校区的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼通过实验制造出了第一个玻色-爱因斯坦汇聚。四个月后，麻省理工大学的沃尔夫冈·克特勒使用钠-23独立获得了玻色-爱因斯坦汇聚。2001年，康奈尔、威曼和克特勒分享了诺贝尔化学学奖。