信息来源：缘来物院 发布日期：2026年1月12日 22:10 北京

在小说阅读器中沉浸阅读        近日，中国人民大学物理学院郭彦良副教授作为共同通讯作者，与奥地利因斯布鲁克大学、法国法兰西公学院及比利时布鲁塞尔自由大学的国际研究团队合作，在低维量子物态研究领域取得重要进展。相关成果以 “Anyonization of bosons in one dimension: an effective swap model” 为题，于2025年12月，发表于国际顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

该工作系统性地揭示了如何在超冷原子量子气体中实现并探测一维玻色子的“任意子化”（anyonization），即玻色子在特定条件下表现出介于费米子与玻色子之间的奇异统计行为。这一现象源于低维系统中独特的拓扑效应，是构建拓扑量子计算和理解强关联量子系统的前沿课题。

在传统三维空间中，粒子仅分为费米子与玻色子两类。但在一维或二维系统中，量子力学允许存在第三类准粒子——任意子（anyons）。它们的交换过程会获得一个连续可调的复数相位，展现出分数统计特性。然而，如何在实验上清晰地识别和操控这种奇异统计，长期面临巨大挑战。

本研究提出了一种简洁而普适的理论模型：通过设计一种有效的“自旋交换”机制，赋予两个原子自旋交换过程一个可控的复数相位。这一机制无需复杂的散射调控或密度依赖的隧穿，即可在由双组份自旋玻色子组成的系统中“编织”出任意子的统计行为。研究进一步表明，这种任意子化效应会直接体现在单体关联函数中，表现为不对称的动量分布和特征性的空间振荡，这也是识别任意子信息的关键。

值得一提的是，这项理论工作是郭彦良副教授团队在实验上的重要延伸。其团队此前在2025年5月于《自然》（Nature）杂志发表了题为 “Observing anyonization of bosons in a quantum gas” 的实验突破性成果，首次在实验上实现了对玻色子任意子化的直接观测。该实验由郭彦良副教授担任共同通讯作者，标志着在量子多体物理前沿领域的重大进展。

此次发表的理论工作不仅为解释《Nature》中的实验结果提供了坚实框架，更进一步揭示了任意子化背后的物理机制，并为未来在超冷原子平台中探索更多拓扑量子现象提供了通用路径。

论文信息：

Botao Wang, Amit Vashisht, Yanliang Guo, Sudipta Dhar, Manuele Landini, Hanns-Christoph Nägerl, Nathan Goldman.

Anyonization of bosons in one dimension: an effective swap model.

Phys. Rev. Lett. 135, 253403 (2025).

相关实验论文：

Sudipta Dhar, Botao Wang, Milena Horvath, Amit Vashisht, Yi Zeng, Mikhail B. Zvonarev, Nathan Goldman, Yanliang Guo, Manuele Landini & Hanns-Christoph Nägerl.

Observing anyonization of bosons in a quantum gas.

Nature 642, 53–57 (2025).