加州大学尔湾分校的研究人员近期取得一项突破性进展，成功观测到一种此前仅存在于理论预测中的新型量子物质态。这一发现为下一代技术的开发铺平了道路，尤其是在太空等严酷辐射环境中，有望实现低功耗且可靠运行的计算机。
这种新物质态是在一种名为五碲化铪（hafnium pentatelluride）的材料中被观测到的。研究人员将该材料置于高达70特斯拉的极端磁场下，在如此强大的磁场作用下，材料的性质发生了显著变化，标志着其进入了一个前所未有的新相。在这个新相态中，电子及其对应的带正电的“空穴”结合形成一种称为激子（excitons）的对。更独特的是，这些电子和空穴以相同的方向自旋，这种行为是前所未见的。这种激子液体表现出相干物质的特性，类似于超流体，但其尺度是量子粒子级别。
这项发现为技术应用带来了巨大的前景，特别是在自旋电子学（spintronics）领域。自旋电子学旨在利用电子的自旋而非电荷来传输信息，这有望带来比现有电子电路更快、更紧凑、能效更高的设备。更具革命性的是，这种新物质态似乎对辐射不敏感，而辐射是太空中的一个主要问题。宇宙射线会严重损坏传统的电子元件，但这种材料却能承受辐射而不衰减，从而为最雄心勃勃的太空任务（包括火星及更远深空的探索）提供自主且耐用的计算机。
目前，这种新物质态的观测仍需极端条件，难以大规模复制。然而，正如基础物理学的常态，这些是可能改变我们与技术关系的结构的初步步骤。此类发现凸显了对奇异材料的研究仍然是未来革命的沃土，不仅在计算领域，还在能源、通信和太空探索方面。在人类正为征服火星做准备之际，这种发光且难以捉摸的物质态，或许会成为人类意想不到的盟友。自旋电子学作为一项新兴技术，其核心在于利用电子的自旋属性来存储和传输信息，而非仅仅依赖于电荷。这有望实现更高效、更小巧的电子设备。例如，巨磁电阻效应（GMR）已成功应用于硬盘驱动器的读写头，而磁性随机存取存储器（MRAM）也即将进入市场。与传统电子学不同，自旋电子学能够利用电子的固有磁矩，这为开发新型量子计算和数据存储解决方案提供了新的途径。加州大学尔湾分校的这项研究，通过发现一种对辐射不敏感的新型量子物质态，为自旋电子学在极端环境下的应用开辟了新的可能性，尤其是在太空探索领域，其潜在影响不可估量。例如，利用电子自旋而非电荷来传输信息，可以显著降低计算机芯片的散热问题，这是自旋电子学研究的一个主要目标。这些特殊的自旋对不携带净电荷，因此不会受到通常会给微小电路带来问题的杂散电场干扰。一些科学家认为，这些对甚至可以使自旋无阻碍地流动，就像液氦无摩擦流动一样。如果属实，这可能会带来一些在先进系统中才能看到的奇特而有用的效应，为新技术打开大门。