北京时间5月26日消息，据国外媒体报道，在新冠病毒疫情隔离期间，英国一位物理学家在自家客厅利用量子技术远程控制实验室设备，制造出了第五种物质状态。
Amruta Gadge博士是英国苏塞克斯大学数学与物理科学学院的物理学家，她制造的是名为“玻色-爱因斯坦凝聚”（Bose-Einstein Condensate，简称BEC）的物质状态。这是玻色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。在这种状态下，极低温的原子聚集在一起，表现得如同一个单一的实体。
▲ Amruta Gadge博士的家距离苏塞克斯大学的实验室约3公里，目前她只能居家工作，可以在她的屏幕上看到玻色-爱因斯坦凝聚的图像
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居室里工作，但她还是用电脑控制激光和无线电波，创造出了玻色-爱因斯坦凝聚。剑桥大学量子系的研究人员认为，这是第一次有人通过远程操作，在之前从未制造过玻色-爱因斯坦凝聚的实验室里制造出了这种物质状态。
这一成就或许能为使用计算机远程操作量子技术提供启发，比如在太空或水下等难以接近的环境中。利用量子物理中鬼魅般的超距效应，量子技术可以极大地加快信息处理的速度，从而开发出地球上最强大的计算机。
“我们都非常兴奋，因为我们可以在隔离期间，以及未来任何可能的隔离情况下，采用远程方式继续进行实验，”苏塞克斯大学实验物理学教授彼得·克鲁格（Peter Kruger）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难以接近的环境中操作量子技术而言，有着重大意义。”
玻色-爱因斯坦凝聚是继固态、液态、气态和等离子态（当气体中的原子电离时产生的）之后的第五种物质状态。20世纪20年代中期，阿尔伯特·爱因斯坦和印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色（Satyendra Nath Bose）预言，量子力学可以迫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。
▲ 这张图像证实了玻色-爱因斯坦凝聚的成功制造。从左到右可以看到，当原子冷却到接近绝对零度时，其行为就像一个单一实体
然而，直到1995年6月，科学家们通过在170nK（1.7×10^-7K）的低温下冷却由大约2000个铷-87原子组成的稀薄气体，才制造出了世界上第一个玻色-爱因斯坦凝聚。
玻色-爱因斯坦凝聚通常是一团由成千上万个铷原子组成的云，这些气态原子冷却至接近绝对零度，即原子停止运动的温度。然而，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聚集到能量最低的量子态，形成一个宏观的量子状态，并可以感知非常弱的磁场。
苏塞克斯大学的量子系统与设备研究小组就在布莱顿郊外进行实验，目的是用玻色-爱因斯坦凝聚作为磁传感器。“我们使用多个精心定时的激光和无线电波冷却步骤，在超低温条件下制备出铷原子气体，”克鲁格教授说，“这需要用计算机对激光、磁铁和微芯片中的电流进行精确控制，同时也需要对实验室的环境条件进行警觉的监控，因为没有人能够亲自到现场进行检查。”
▲ Gadge博士在大学量子实验室设置了控制原子的激光器，之后实验室就因新冠疫情关闭
就在隔离措施规定可以居家工作的人应该待在家里之前，研究人员设置了一个二维磁光阱，这是一套看起来很奇怪的金属装置，利用激光和磁铁来产生捕获的原子。Gadge博士通过远程访问实验室的计算机，在家中运行序列，从而进行复杂的计算。
“研究小组一直在观察隔离和在家工作的情况，因此我们已经有好几个星期无法进入实验室了，”Gadge博士说，“过程要比我在实验室的时候慢得多，因为这个实验不稳定，每次运行之间我都需要10到15分钟的冷却时间。”
“这显然没有手动操作的效率高，而且也更加费力，因为我无法像在实验室工作那样进行系统扫描或修复不稳定性，”她补充道，“但我们决心继续研究，我们也一直在探索远程进行实验的新方法。”
被捕获的低温量子气体在受控状态下，可以创建极其精确的传感器，用于探测和研究新的材料、几何形状和设备。目前研究小组正在对传感器进行进一步开发，以应用于电动汽车电池、触摸屏、太阳能电池以及脑成像等医学领域。
▲ 在瑞典基律纳进行的另一个实验中，一个用来产生玻色-爱因斯坦凝聚态的原子“阱”。阿尔伯特·爱因斯坦和印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色在1924年到1925年之间就预言了玻色-爱因斯坦凝聚，但制造这种物质状态所需的技术直到1995年才出现
玻色-爱因斯坦凝聚态（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。这种状态是在接近绝对零度的低温下形成的，而且只在表现得像玻色子的原子中形成。
玻色子是两种基本粒子中的一种。当玻色子原子冷却形成凝聚态时，它们会失去自己的特性，其行为就像一个巨大的超级原子集团，有点像在激光束中变得难以分辨的光子。1995年6月5日，美国科罗拉多大学博尔德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼通过实验制造出了第一个玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后，麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒使用钠-23独立获得了玻色-爱因斯坦凝聚。2001年，康奈尔、威曼和克特勒分享了诺贝尔物理学奖。