他的任务是找到“我们周围的一切”的模式

格雷戈里·费特是在美国南部和中西部的森林、湖泊和沼泽中玩耍长大的。他在南卡罗莱纳州上四年级的时候，一个朋友建议他们去钓鱼，因为那是最好的时机。当时是晚春，月圆之夜，正是鱼产卵的好时机。

菲伊特是东北大学的一名物理学教授，当时并没有将其称为科学。但这一经历引发了科学上的奇迹——意识到太空中的一些贫瘠岩石可能会影响地球上的生命。

Fiete说:“这是一种想法，在自然界中有很多的联系，很多的模式。”“这些模式可以被理解，并被用来做一些有用的事情，对我来说，这就是捕鱼。”

Fiete现在寻找其他类型的图案:隐藏在固体物质电子中的图案。他领导着一群理论物理学家，致力于理解和预测材料中的亚原子机制，这些亚原子机制可能会带来基于量子系统的更好更快的技术。

这些材料的内部工作原理可能很难理解，因为量子物理的一些定律对大多数人来说并不是很直观。甚至一些物理学家也会说，量子力学的某些规则可能令人毛骨悚然，让人感到不舒服。

在2019年加入东北大学之前，菲伊特曾在德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)学习了10年。他认为，通过理论和计算探索量子材料中隐藏的可能性，与认识到帮助他根据月相获得大量收获的活动模式并无太大不同。

现在，什么是可能的问题(从量子力学的角度来说)是Fiete研究的核心。他的团队专注于在特殊材料(如超导体)中使电子产生新特性的基本行为和特性。

“你需要理解事物是如何运作的，也就是识别其中的模式，”Fiete说。“这就是科学的本质——我们只是试图理解事物是如何运作的。”

上个世纪的物理学家对构成物质的粒子有了深入的了解。像Fiete这样的科学家正在推动这一领域进行更深入的探索，并在这一知识的基础上充分理解控制固体物质中电子集体行为的力学。这些运动对材料保存能量或传递热量的能力具有重要意义。

Fiete猜想，在未来的80年里，他和其他科学家正在建立的基础知识将把基于量子物理学的技术的力量带给几个领域的研究人员。

“许多医疗技术现在都依赖于物理，比如磁共振成像仪，还有各种各样的放射治疗和激光手术，”Fiete说。“这些技术都是基于量子物理学，它们现在是我们医疗保健的一部分。”

解开量子材料的能量也可以催化一个依赖量子计算机的新技术时代的到来。这样的计算机可以在几分钟内计算出今天的超级计算机需要几千年才能计算出的结果。

但要做到这一点，研究人员需要推断出理论物理学家已经掌握了利用量子材料隐藏力量的电子的理解。

在2019年，Fiete证明了用激光来增强电子材料是可能的。当激光通过一种材料时，其电子的排列方式会发生变化，从而增强了它们移动电流的能力。

用激光发射材料可以以其他不同的方式增强它们的性能，包括改变它们的磁性能或在不损失任何能量的情况下导电。它也可以将多种材料捆绑在一起，或者产生全新的性能。

“物理学家们对各种不同类型的属性感兴趣，”Fiete说。“一个更有趣的问题是，当我们把激光打开时，我们能发现什么样的新物质?”

2015年，Fiete提供了一种新的理论方法来发现拓扑绝缘体材料的性能，拓扑绝缘体在科学界以其优越的导电能力而闻名。

“我们不断想出一个更好的梳子来区分不同的物质属性，”Fiete说。“这些下游的量子技术有能力潜在地改变商业、国家安全和基础科学本身的许多事情。”

菲耶特说，就像内力推动量子材料一样，物理学家的无形方面将推动他的研究领域。

“重要的是，我与一个学生或另一名教员进行了很好的讨论，我们理解了一些东西，并帮助推动了科学的发展，”Fiete说。“(我们的)想法将推动科学向前发展，这很重要。”

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