科技日報北京11月22日電 (記者劉霞)來自加拿大和美國的科學家在最新一期《科學進展》雜誌上發表論文稱，他們(men) 首次在實驗室研製出能產(chan) 生擁有量子化軌道角動量的中子的裝置，為(wei) 下一代量子材料的研發提供了全新途徑，有望推進量子計算的發展，識別並解決(jue) 基礎物理學領域的新問題。

　　最新研究負責人、滑鐵盧大學量子計算研究所(IQC)的科學家杜桑·薩雷納博士說：“中子是表征新興(xing) 量子材料的有力探針，因為(wei) 它們(men) 擁有幾個(ge) 獨有的特征：它們(men) 的波長為(wei) 納米級、呈電中性且質量相對較大。這些特征意味著中子可以穿過X射線和光無法穿過的材料。”

　　雖然科學家們(men) 此前已經對如何在實驗室產(chan) 生光子和電子的軌道角動量進行了深入研究，但為(wei) 中子而設計的裝置從(cong) 未被研製出來。鑒於(yu) 中子的獨特屬性，研究人員必須建造新裝置，並開發新方法以適用於(yu) 中子。

　　在最新實驗中，來自IQC、美國國家標準與(yu) 技術研究所及橡樹嶺國家實驗室的科學家們(men) 構建了微型叉形矽光柵結構，這些器件非常小，在0.5厘米乘0.5厘米的區域內(nei) ，可容納超過600萬(wan) 個(ge) 單獨的叉形相位光柵。

　　研究人員解釋稱，當一束中子通過這個(ge) 裝置時，單個(ge) 中子會(hui) 以螺旋狀纏繞，在行進19米後，一台特殊的中子相機捕獲中子的圖像。他們(men) 觀察到，每個(ge) 中子都延展到10厘米寬的甜甜圈形狀。這些中子的環形圖案顯示，它們(men) 處於(yu) 一個(ge) 特殊的螺旋狀態。這表明該小組的光柵裝置製造出了擁有量子化軌道角動量的中子束，這是科學家們(men) 首次實現這一點。

　　研究人員指出，中子在基礎物理學實驗中很受歡迎，科學家們(men) 能很容易地使用其3個(ge) 自由度：自旋、路徑和能量。

　　薩雷納表示，在最新實驗中，他們(men) 讓使用中子束的軌道角動量成為(wei) 可能，這將提供額外的量子化自由度。為(wei) 此，他們(men) 正在開發一個(ge) 工具箱，以表征和檢查下一代量子設備(如量子模擬器和量子計算機)所需的複雜材料。