任意子

在我們熟悉的三維世界裡，所有粒子分成兩大陣營。有些像硬幣：把兩個互換，什麼都不變——這些是玻色子。另一些更挑剔：把兩個互換，系統的量子描述會以一種微妙的方式翻轉符號——這些是費米子，比如電子。很長一段時間裡，似乎就只有這兩種選項。但把世界壓扁到二維，第三種、介於兩者之間的可能性就冒了出來。

任意子是一種像粒子的激發，只可能存在於二維系統中，它在互換下的行為介於玻色子和費米子之間。當你把一個任意子繞另一個走一整圈再回來，系統的量子態會攢下一個相位——一種幾何擰轉——這個相位可以是一整圈的任意分數，而不只是那兩類普通粒子非此即彼的選項。名字正源於此：任意相位都被允許。任意子不是你能在空蕩的空間裡找到的粒子；它們是特殊二維量子流體中浮現出來的激發。

它之所以重要，是因為任意子正是分數量子霍爾流體裡真正的居民，那裡的激發帶有分數電荷，行為恰恰如此；也因為某些任意子能極其穩健地存儲和處理量子資訊。一個常見的混淆是指望在日常的三維材料裡找到任意子；這種介於兩者之間的統計，確實需要一個實質上二維的舞台，在那裡，把一個粒子繞另一個移動的路徑沒法被解開。