来自因斯布鲁克和日内瓦的一个国际研究小组首次探索了超冷量子物质的维度交叉。在一维和二维之间的范围内，量子粒子将它们的世界感知为一维或二维，具体取决于它们被探测的长度尺度：对于短距离，它们的世界是一维的，但对于长距离它是二维的。

曼哈顿或迈阿密内城的居民一直都知道这一点：对于短距离，直到一个街区的长度，城市“城市峡谷”内的世界似乎是一维的。仅首选一个方向。然而，由于十字路口的距离较长，世界是二维的：当行进足够远时，人们可能会探索横向方向。

量子粒子在超低温下被限制在“光学峡谷”中，并且有可能通过量子隧道到达邻近的峡谷，它们也“知道”它们的维度是什么：对于短距离它们是一维的，但对于长距离它们是二维的。因斯布鲁克大学实验物理系和日内瓦大学量子物质物理系的研究人员最近在一项联合实验理论工作中揭示了这种行为。

超流和量子简并状态下的降维和超低温量子系统已成为丰富的研究领域。二维超流体可能包含拓扑激发，而相互作用的一维系统具有许多不寻常的特性，其中玻色子的费米化是最引人注目的特性之一。

人们对维度交叉的机制知之甚少：强相互作用的二维玻色子超流体如何与一维的费米子玻色子连接?使用冷原子作为研究平台，现在可以直接在实验中研究维度交叉。

在第一个测试中，物理学家探索了受限于可变光晶体的相互作用玻色子的相关特性。在混合维度中，他们发现了单体相关函数的特征双斜率衰减，反映了粒子同时是一维和二维的事实。

“我们的系统同时是一维和二维的，”这项工作的主要作者之一、因斯布鲁克的博士后郭彦良说。 “这取决于我们如何询问系统。”

采用最先进的量子蒙特卡罗方法进行数值模拟和分析的日内瓦博士后姚鹤鹏对此表示同意。 “我们现在可以直接跟踪系统维度的连续变化如何影响超流体的集体特性。”

“我们的实验给我们带来了惊喜，”郭彦良说。 “鉴于我们的高质量数值模型，我们现在可以使用相关测量来以非常高的精度确定一维、二维及其之间的量子液体的温度。这可能会为新发现开辟道路。探索难以捉摸的玻色玻璃相的例子。”

Hepeng Yao 表示同意：“当在极低温度下、存在随机势的情况下对玻色子进行相关测量时，应该会显示玻色玻璃的特征。”

该结果将作为进一步研究低维量子物质及其维度交叉的起点。

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