室温下的超固体

据论文介绍，1956年，Penrose和Onsager提出了一个奇特的问题：同一种物质状态，能否既是晶体——其粒子排列成规则的晶格——又是凝聚体——其粒子共享同一个量子波并无摩擦地流动？这样的状态被称为超固体。

第一批明确的实验迹象出现在2017年的超冷原子云中，随后是会分裂成规则液滴阵列的偶极量子气体。此后，研究人员观测到了它们的振动、二维阵列，甚至量子化涡旋。但所有这些超固体都存在于几纳开尔文的温度下，即比绝对零度高十亿分之几度，并且需要笨重的制冷和真空设备。

一半是光，一半是物质

绕开低温的一条途径是激子极化激元（exciton–polariton），这是一种部分是光、部分是物质的混合准粒子。由于极化激元不断被泵浦产生、又不断泄漏出去，它们能在高得多的温度下保持集体量子相干性。极化激元的凝聚体和超流体已经在有机材料和钙钛矿中实现了室温运行。此前已有人在光子晶体中实现了极化激元超固体——但使用的是传统半导体，并且处于低温条件下。

在香港大学Xiaobo Yin和Xiang Zhang的带领下，Yuanhao Gong、Jingwen Ma及其同事把这两种要素结合了起来。他们生长出溴化铅钙钛矿MAPbBr₃的薄单晶，选取厚度为70纳米的薄膜，并把它放在一块光子晶体上：这是一层刻有每290纳米重复一次的图案的氮化硅。这一图案决定了光的传播方式，产生了一个高品质的静止模式，以及一对沿相反方向传播的模式。

两个阈值

研究人员用飞秒激光脉冲泵浦该器件，并观察它发出的光。

• 在13.14 µJ/cm²时，静止模式中形成了凝聚体。
• 在15.89 µJ/cm²时，两个反向传播的模式中突然出现了光。凝聚体通过一种非线性的“参量”过程为它们提供能量——作者表明，增长曲线的变化与这种过程的预言完全一致。填充一对方向相反的波，打破了流体平滑、均匀的对称性：这就是超固体的开端。

低于阈值时（a）、凝聚阈值处（b）以及超固体阈值处（c）的发射；在（c）中，凝聚体能量处的两个相反动量ψ₁(±k)上出现了亮点。——图2，Gong等（2026），arXiv:2609.40009。

一块并非刻在芯片上的“晶体”

直接成像时，发光的流体呈现出间距为3.33微米的规则条纹，与预测的3.46微米相近。这一周期与芯片上290纳米的图案毫无关系：这种有序并不是刻蚀结构留下的印记，而是由相互作用本身产生的。而且它是软的：随着密度增加，条纹间距会连续变化。

为了检验量子方面的特性，团队用两台单光子探测器，测量了来自两个相反模式的光之间的关联。在零延迟时，关联值为1.0121，非常接近1，这是两个模式之间存在相干性的标志。晶体有序与全局相干同时存在：在作者看来，这是室温超固体的确凿证据。

左：实空间中的超固体，条纹图案遍布凝聚体。右：两个相反模式之间的关联，零延迟时为1.0121。——图4，Gong等（2026），arXiv:2609.40009。

从流体力学到量子光

该器件由脉冲驱动，并不断损失光，因此这种超固体与其原子“表亲”不同，处于非平衡状态。作者引用的一些早期预印本已经瞄准了室温超固体性；而这项研究声称直接观测到了两种有序。他们接下来的计划包括：二维图案、超固体涡旋、揭示其刚度的振动——此外，由于构建超固体的散射过程本身就是非经典光的来源，还可以打造一种紧凑的片上压缩光和纠缠光光源。