量子物质领域的新突破

振荡行为在自然界中是普遍存在的，从行星的轨道到摆动的周期运动。在纯水晶系统，呈现一个完美的空间周期结构，量子物理的基本定律预测了一个显著的和反直觉的振荡行为，当受到弱电场的作用时，材料中的电子不会发生净漂移，而是在空间中振荡，这种现象称为布洛赫振荡。浸在光晶体中的超低温原子，是观测到的布洛赫振荡的众多系统之一。

一般来说，粒子的运动受到力的影响，例如电磁场产生的力。在某些晶体中，让人联想到电磁场也可以作为材料的固有属性而存在，它们可能会影响布洛赫振荡。从数学的观点来看，这些内在场可以采取各种形式。特别令人感兴趣的是那些不适用于交换律的数学表达，即“a x b”不等于“b x a”。这些数学量，以及相应的物理性质，通常称为“非交换”。在本质上，需要广义的非交换力来描述核力的强弱，而电磁则更简单地用交换力来描述。

《自然通讯》上的一篇文章，论证了晶体内固有的非阿贝尔场可以产生一种新型的布洛赫振荡。这种奇异的振荡现象的特征是振荡周期的倍增，与晶体几何设定的基本周期相比。这个倍增因子有一个深刻的起源，因为它源于晶体的对称性，并且可以归因于拓扑不变量（一个数值量，在晶体的小变形下是稳健的）。此外，这些奇异的布洛赫振荡被证明与晶体内部状态的跳动完全同步。这项工作为具有非交换性质的拓扑量子物质的研究提供了新的思路。