中国科学院团队首次通过实验证明逆流超流体（CSF）特性。研究人员表示，逆流超流体是研究、模拟超冷环境复杂量子系统的重要工具，尤其是探索新的量子相、自旋相关现象。
逆流超流体（counterflow superfluidity，CSF）是一种反常量子相，其中两个成分（如不同类型的原子或自旋）以相反方向流动，且具有完美相关性。
科学家过去已知这种量子相存在，它实际上是波斯–赫巴德（Bose-Hubbard）模型研究结果的延伸，该模型于1963年提出，用于解释晶格系统中玻色子的行为；其他一些数学模型也曾对CSF进行理论化，但到目前为止，由于面临多种技术挑战，科学家无法在实验设备观察或识别该阶段出现。
为了实现CSF相，中国科学技术大学潘建伟、苑震生研究团队使用具2种不同自旋态的超冷铷-87原子制备一种双组分系统，以激光将原子置于晶格位点，从而形成自旋莫特绝缘体，这是一种令人着迷的材料，它理论上应该导电，实际上却不能，原因是粒子自旋之间强烈相互作用导致电子自由移动。
但在零下273.15℃ 温度调整该系统原子之间的相互作用后，研究人员成功将自旋莫特绝缘体从“冻结”状态转变为2种原子以相反方向流动的状态，同时保持完美平衡，展现出逆流超流性。
为了分析系统是否真正进入CSF阶段，研究团队使用量子气体显微镜观察晶格内单个原子，测量原子在不同位置（与自旋）的相关性，确认发现CSF标准特征“反配对相关性”，即原子处于相反状态的存在。
观察证实，当一个原子朝一个方向移动，另一个处于相反自旋状态的原子便会朝相反方向移动。此外，系统于整个晶格保持相干性，这是CSF相另一个有力指标。
1930年，超流体的发现促进许多令人兴奋的低温技术发展，如激光冷却，科学家现在期待逆流超流体也能为更多突破性的量子应用铺路。
新论文发表在《自然物理学》（Nature Physics）期刊。
（首图仅为示意图，来源：pixabay）
