超流體與玻色-愛因斯坦凝聚

非對角長程序

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你在嘈雜的演唱會現場隔空喊朋友,幾米開外,話音就糊成一團了。可換作一條清晰無比的電話線,相隔千里的兩人卻仍能配合得分毫不差。非對角長程序,就是這種純淨連接的物質版本:一種隱藏的秩序,在其中,液體裡相距很遠的兩處之間那條量子「電話線」從不掉線。

大多數尋常的秩序,比如晶體裡原子那一排排的整齊,講的是粒子坐在哪裡。這一種卻不同——它根本不關乎位置,而關乎量子波是否在一處與遠方另一處之間保持著固定、可預測的關係。在超流體或超導體裡,哪怕樣品兩端的點也仍鎖著同一步調;物理學家用一個數學對象來刻畫它,這對象那些「遠處的」項拒絕衰減到零,這正是「非對角」和「長程」的含義。

它之所以重要,是因為它正是那個精確而統一的定義,道出了超流體、超導體和凝聚體暗地裡共有的東西——那一味藏在無摩擦流動與量子化環流背後的「配料」。微妙之處在於:這種秩序對肉眼、對「原子在哪裡」的尋常測量都是隱形的;它活在量子相位的關係裡,這恰恰說明了為什麼人們花了幾十年,才弄清這些古怪的態究竟有何共通之處。

在普通氣體裡,問一處的量子相位與遠處一點有何關係,答案是「毫無關係」——可在超流體裡,無論兩點相隔多遠,這同一種關係都保持清晰而穩定,這便是這種秩序在實驗上的指紋。

超流體相距遙遠的部分仍鎖著同一相位——一種不隨距離淡去的秩序。

這個名字來自該秩序在一張叫密度矩陣的量子表格裡現身的方式:尋常的密度坐在對角線上,而這種隱藏的秩序住在連接不同位置的非對角項裡——「非對角」由此得名。

又稱
ODLRO非对角长程序