意大利的一组研究人员在将光转化为“超固体”方面取得了重大科学突破。超固体是一种奇特的量子态物质，它同时具备固体的结构有序性和流体的无粘滞流动性。这项于2025年3月发表在《自然》杂志上的研究成果，为量子技术和光子学领域开辟了新的潜在应用前景。
传统上，超固体的制备需要将原子冷却至接近绝对零度的极端低温。然而，此次意大利国家研究委员会（CNR）的研究团队另辟蹊径，他们利用激光照射一种由铝和砷化镓组成的半导体材料。该半导体材料经过特殊设计，表面刻有狭窄的沟槽结构。通过激光照射，光子与半导体中的激子（电子-空穴对）相互作用，产生了称为“激子-极化激元”（polaritons）的准粒子。
这些激子-极化激元被限制在半导体材料的微观沟槽结构中，这种限制促使它们自发地组织成晶体结构，同时保持了超流体的特性。研究人员为了证实这一现象，进行了极其精确的测量，以验证所产生的物质是否同时展现出固体的刚性和超流体的无粘滞性。他们成功检测到了万分之几的微小密度变化，从而观察到了标志着物质从均匀状态转变为有序晶体状态的“平移对称性破缺”现象。
这项突破性进展为开发更高效的照明设备、无摩擦润滑剂以及神经形态计算机等技术提供了新的可能性。与需要极低温条件的原子超固体相比，这种基于光的新型超固体更易于操控，为未来的技术应用带来了更大的灵活性和潜力。在量子计算领域，它可能为量子比特提供更稳定的平台，从而提升量子信息处理的效率。在通信技术方面，这种新颖的物质状态也有望促进更快速、更节能的光学器件和通信网络的发展。该研究得到了欧盟Q-ONE和PolArt项目的支持。