这张艺术概念图展示了由原子（金色）制成的量子流体，沿着激光制成的“墙壁”（绿色）流动，并毫不费力地绕过路径上的障碍物。图片来源：Sampson Wilcox

电子在拓扑材料边缘无摩擦的定向传播，是一种奇特的量子输运现象，也是拓扑物态中重要的研究方向。但这一过程发生在飞秒量级的时间内，极难捕捉，因此一直以来都缺乏对无耗散边缘态输运的直接成像。最近，一项发表于《自然·物理学》（Nature Physics）的研究首次捕获了超冷原子边缘态输运的图像。

在这项研究中，作者没有尝试捕捉边缘态输运的电子，而是试图在更大、更容易观察的超冷原子系统中，模拟并重建磁场中电子的这种输运行为。研究团队用光阱捕获了约100万个钠原子，并将其冷却至纳开尔文，同时用激光使原子旋转，用它们模拟磁场中的电子。然后研究人员在这团原子云中引入了激光形式的环状“边缘”，在旋转的原子周围形成了环状的“壁”。当拍摄该系统的图像时，研究人员观察到，原子遇到光环时会沿着光环边缘朝一个方向流动，没有摩擦，没有减速，也没有原子散射到系统其他的部分，即使是在路径上设置障碍，也不会阻碍原子的流动。这项研究表明，超冷原子或许是研究电子拓扑输运特性的可靠替代品。（MIT）