准粒子“任意子”具有异于其他亚原子粒子的特征，例如分数电荷和分数统计量。后者通过诱导量子力学相位变化，可维持它们与其他准粒子相互作用的“记忆”。
美国普渡大学的科学家们于当地时间9月3日在《自然?物理学》杂志报道了一项新的实验证据，证实电子的集体行为可以形成任意子。
博士后研究助理James Nakamura在团队成员的协助下，在Michael Manfra教授的实验室中发现了这一奇特现象。Manfra教授表示，尽管这项研究最终可能与量子计算机的发展息息相关，但就目前而言，它为理解准粒子物理学奠定了坚实的基础。
2020年以来，证实任意子存在的证据不断涌现。在此之前，物理学家将已知粒子分为了两类：费米子和玻色子。电子属于费米子，而构成光和无线电波的光子属于玻色子。费米子和玻色子的重要区别在于，当粒子相互环绕时，反应方式是不同的。任意子的反应更加奇特，它好像是带分数电荷的。更有趣的是，当它们相互缠绕时，会产生非凡的相变，这会赋予任意子关于相互作用的“记忆”。
Manfra解释说：“任意子只会在特殊情况下，以电子的集体激发态存在。你会感兴趣的是，‘它们的电荷怎么会比电子的基本电荷还少呢？’玻色子或费米子交换时，会分别产生一个+1或-1的相位因子。而任意子产生的相位因子是2π/3。”
Nakamura表示，任意子只会在电子群聚时表现出这种行为。因此很多研究人员认为它在自然界中无法孤立存在。
Nakamura说：“在物理世界中，我们通常考虑的是质子、电子等基本粒子。我们研究的准粒子，是在某些极端条件下的电子海洋中诞生的。”
任意子的行为取决于相互环绕的次数，它们的性质比其他量子粒子更加稳定。这种拓扑特征，有可能催生更复杂的任意子结构以用于构建稳定的拓扑量子计算机。
Nakamura等设计了一种砷化镓和砷化铝制成的干涉仪。在极端低温和高强磁场作用下，他们让电子在干涉仪迷宫般的纳米结构中运动。干涉仪的电阻产生了一种“睡衣纹”干涉图样。研究人员认为，干涉图样中的跃迁，是任意子存在的标志。
Manfra表示，准粒子研究前沿的下一阶段将涉及更复杂的干涉仪制作。他说：“在新的干涉仪中，我们将能控制准粒子的位置和数量，进而按需改变干涉图样。”
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