固体中量子度量张量的直接测量及其电子特性研究

来自韩国的研究人员Kim等人通过角分辨光电子能谱(ARPES)技术，首次在黑磷中直接测量了布洛赫电子的完整量子度量张量(quantum metric tensor)，解决了固态材料中量子几何响应难以全面表征的难题。该研究为理解固体中量子几何特性与电子输运等物理现象的关系提供了新方法。

　　

量子度量张量(quantum metric tensor)作为现代物理学的核心几何量，被定义为相邻量子态之间的距离。尽管大量研究表明该张量与固体中诸多基础物理现象密切相关，但在真实固态材料中测量完整的量子度量张量仍具挑战性。

这项突破性研究采用黑磷作为代表性材料，通过角分辨光电子能谱(angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES)的偏振依赖性测量，成功提取出价带赝自旋纹理(pseudospin texture)在动量空间的分布特征。研究人员创新性地将赝自旋纹理与量子度量张量建立关联，实现了对布洛赫电子(Bloch electrons)完整量子几何特性的直接观测。

该方法的建立具有重要科学价值：一方面揭示了量子度量张量与材料电子特性的内在联系，另一方面为研究更广泛晶体体系中的量子几何响应(quantum geometric responses)提供了普适性技术路线。特别值得注意的是，该技术可拓展应用于具有类似能带结构的多种材料体系，为探索拓扑量子材料等新兴领域开辟了新途径。