在科学探索的征程中，一项全新的突破正逐渐浮出水面，它有望助力科学家解开量子领域长久以来存在的诸多谜团。

近日，物理学家们取得了一项令人瞩目的成就——他们首次成功测量出了一个电子在固体中运动时的几何形状这一重大突破无疑将开启一扇全新的大门，引领我们以一种前所未有的方式去深入探究晶体固体在量子水平上的行为奥秘。

麻省理工学院（MIT）的物理学家里卡多·科明（Riccardo Comin）兴奋地表示：“我们基本上已经绘制出了一份详尽的蓝图，凭借这份蓝图，我们能够获取到许多过去无法触及的全新信息”此次意义非凡的研究由物理学家Mingu Kang（曾任职于麻省理工学院，现就职于康奈尔大学）以及首尔国立大学的Sunjie Kim共同领衔。

在我们所处的物理宇宙中，经典物理学对物质的行为方式进行了较为完善的描述然而，当我们深入到粒子相互作用和测量方法更为基本的层面时，情况就会变得颇为微妙且奇特在最为精细的尺度下，精确度必须为一种更为模糊的描述让路，这种描述通过被称为量子力学的可能性波得以呈现。

我们通常将像电子这样的物体称作粒子，这容易让人产生它们就如同微小球体般的印象但实际上，考虑到电子的微观特性，其性质和行为更适合用它们的波状量子性质来描述为了精准描述电子的波动特性，物理学家引入了波函数这一概念：它是一种数学模型，用于描述粒子在具有特定特征的特定位置被找到的不断发展的可能性，该模型体现了波的各种特性。

我们可以将其中部分特征视作一种几何形状，这种几何形状通常与在无限多个方向上旋转的曲线或球体并无太大差异而其他形式的量子几何，例如原子晶格中的电子所呈现出的几何形态，其复杂程度犹如克莱因瓶或莫比乌斯带一般，令人惊叹不已。

在此之前，要确定固体中电子混乱的量子几何的某些方面，往往需要基于物理学家能够测量的性质进行大量猜测为了精确测量电子的量子几何，科学家们致力于测量一种名为量子几何张量（QGT）的特性这是一个蕴含着丰富信息的物理量，它能够编码量子态的整个几何信息，其编码方式类似于二维全息图对三维空间信息的编码。

在研究过程中，科学家们运用了一种先进的技术——角度分辨光谱学。具体来说，就是将光子发射到某种材料上，以此来驱赶电子，进而测量它们的各种性质，如极化、自旋和角度等。

此次研究的实验对象是钴锡合金的单晶，这是一种被称为“kagome”金属的特殊材料——一种量子材料，该团队此前已运用相同的技术对其进行过深入研究这项研究成果为研究人员提供了在固体中测量QGT的首创方法，并据此推断出金属中电子的其他量子几何形状。

该团队将实验结果与相同材料的理论推导量子几何进行了细致对比，从而能够准确评估与直接测量相比，估计几何形状的有效性而且，据他们介绍，这项技术具有广泛的适用性，并非仅仅局限于本次研究中所使用的钴锡合金这一成果蕴含着诸多有趣的意义。

例如，量子几何有望帮助我们发现那些通常情况下并不存在的材料中的超导性“量子力学的几何解释为凝聚态物理学的许多最新进展提供了坚实的支撑”“这些作者开创了一种实验方法来访问量子几何张量，它从根本上表征了量子态的几何特性。

所开发的方法简单易行，适用于各种固态材料，并且在追求对新量子现象的几何理解方面具有巨大的潜力，能够有力地推动相关实验活动的开展”目前，该团队的研究成果已发表在《自然物理学》杂志上。