{"id":"mb-20260924-20141e","kind":"deep","title":"光怎么可能被冻成固体？解密意大利团队在半导体芯片上制造的超固体光","summary":"针对网络热传的科学家首次冻结光传闻，结合2025年《自然》杂志论文还原真实突破。科研人员在铝镓砷波导中让光子与物质纠缠产生排斥力，在4开尔文低温下自发形成空间晶格并保持超流特性，为未来芯片级全光计算与量子逻辑门提供了全新路径。","body":"两束手电筒光在半空中交叉，会撞在一起吗？\n不会。\n它们就像幽灵一样，直接穿过对方。\n光子没有质量，没有电荷，互相之间根本碰不到。\n既然连碰都碰不到，科学家是怎么把光“冻成固体”的？\n网上一条热帖传得沸沸扬扬，说意大利物理学家史上第一次把光给冻住了。\n先把事实核一下。\n如果只是把光踩停，这事早在 2001 年就被干过了。\n当时哈佛大学团队在超冷钠原子气体里，硬生生把光脉冲的速度减到了零。\n那次叫慢光存储。\n2025 年 3 月意大利团队发表在《自然》杂志上的实验，玩的是另一码事。\n物理学家做出来的，压根不是一块能抓在手里的冰块。\n他们让光进入了一种物理学上极其离谱的相态：超固体。\n超固体到底是个什么东西？\n它同时具备固体的硬架子，和超流体的零摩擦。\n普通的水结成冰，分子排成晶格，就再也流不动了。\n普通的液体能流动，但没有固定的空间晶格。\n1969 年，苏联物理学家安德烈耶夫在理论上提出过一个假设：\n微观粒子能不能一边自发排成规则的晶体，一边像完全没有黏滞力的流体一样顺畅流动？\n半个多世纪里，人类只在极少数超冷原子气体里隐约捕捉到过它。\n谁也没想到，光子也能这么玩。\n问题来了。\n光子之间没有排斥力，怎么可能排队结晶？\n意大利国家研究委员会纳米技术研究所和帕维亚大学的团队，做了一记巧妙的助攻。\n他们没有在空气里硬试，他们在实验室做了一块铝镓砷半导体芯片。\n芯片表面刻出了精细的纳米波导。\n激光打进波导，光子被困在微型反射结构里来回反射。\n在这个狭窄的空间里，光子和半导体材料里的电子空穴对撞在了一起。\n两者深度纠缠，融合成了一种半光半物质的特殊准粒子：激子极化激元。\n光的那一半，让它保留了极高的速度和几乎为零的有效质量。\n物质的那一半，让它继承了带电粒子的排斥属性。\n平时形同陌路的光子，这时候终于有了“体积感”。\n一个光子靠近，另一个光子就得往旁边躲。\n有了相互排斥的力，接下来就是见证奇迹的时刻。\n研究人员把芯片泡在 4 开尔文的极低温环境里，相当于零下 269 摄氏度。\n外部激光不断注入，波导里的混合光子越挤越多。\n当密度跨过临界阈值，玻色爱因斯坦凝聚发生了。\n这群混合光子不再乱跑，自发在波导里排布开来。\n它们排成了一道道明暗交替的条纹，在微米尺度上搭出了一整排空间晶格。\n这正是固体的标志：平移对称性被打破，光形成了晶体。\n如果故事到这里结束，那充其量只是做出了一排光斑。\n最匪夷所思的特性藏在它的内部。\n这排整整齐齐的“光晶体”，所有粒子依然锁定在完全相同的宏观量子相位上。\n哪怕遇到微小的扰动，它们也能像毫无黏滞阻力的流体一样，整体在芯片里滑行。\n既是晶体，又是超流体。\n半个多世纪前的理论假设，真的在一块半导体芯片上被光跑通了。\n这东西有什么用？\n很多人在问：能不能拿它做一把光剑，或者把光冻成手电筒带在身上？\n不能。\n只要切断外部激光，芯片里的光子在几皮秒之内就会漏光，寿命极其短暂。\n这项实验的用武之地，在下一代光学芯片和量子算力。\n现在的超导量子计算，必须依赖庞大的稀释制冷机和昂贵的微波控制线。\n而在半导体晶片上让光子互相碰撞、排队，意味着光子不再只是通信用的光纤信号。\n它可以在芯片内部直接充当处理信息的开关。\n光子之间有了强烈的相互作用，光学逻辑门才有可能真正微型化。\n用光的速度传输，用超流的零损耗计算。\n那条推文以为科学家把光冻成了冰块。\n物理学家在半导体芯片上做到的，是让奔跑的光子同时拥有了固体的骨架和超流体的灵魂。","topic":"光怎么可能被冻成固体？解密意大利团队在半导体芯片上制造的超固体光","frame_type":["铝镓砷光子晶体波导中激子极化激元的相互作用与超固","机制"],"citations":[],"channel_note":"","identity_notice":"","source_type":"generated","status":"published","generated_at":"2026-09-24 19:24:14","legal_anchor_count":0,"transcript_citation_count":0}