来自加拿大和美国的科学家在最新一期《科学进展》杂志上发表论文说，他们首次在实验室研制出一种能够产生具有量子化轨道角动量的中子的装置，这为下一代量子材料的研发提供了新的途径有望推动量子计算的发展，识别和解决基础物理领域的新问题

中子是表征新兴量子材料的强大探针，因为它们有几个独特的特性:它们的波长是纳米级的，它们是电中性的，它们的质量相对较大，最新的研究领导者，滑铁卢大学量子计算研究所的科学家Toussaint Sarena博士说这些特征意味着中子可以穿过X射线和光不能穿过的材料

尽管科学家们此前在实验室中对如何产生光子和电子的轨道角动量进行了深入研究，但为中子设计的装置从未被开发出来鉴于中子的独特性质，研究人员必须建造新的装置并开发新的方法来适用于中子

在最新的实验中，来自IQC，美国国家标准与技术研究所和橡树岭国家实验室的科学家们构建了微叉形硅光栅结构这些器件非常小，可以在0.5厘米×0.5厘米的面积上容纳600多万个单独的叉形相位光栅

研究人员解释说，当一束中子穿过这个装置时，单个中子会缠绕成螺旋状行进19米后，一个特殊的中子照相机捕捉到中子的图像他们观察到每个坚果伸展成10厘米宽的甜甜圈形状这些中子的环形图案表明它们处于特殊的螺旋状态这说明该组光栅装置产生了具有量子化轨道角动量的中子束，这是科学家首次意识到这一点

研究人员指出，中子在基础物理实验中非常受欢迎，科学家可以很容易地使用它们的三个自由度:自旋，路径和能量。

Sarena表示，在最新的实验中，他们使得使用中子束的轨道角动量成为可能，这将为量子化提供额外的自由度为此，他们正在开发一个工具箱，用于表征和检查下一代量子器件所需的复杂材料