东京理工大学 信用:Pixabay/CC0公共域 东京理工大学的科学家研究了20年来的谜团，即为什么在二维超导体的超导体-绝缘体转变中会出现异常金属态
通过热电效应的实验测量，他们发现量子涡旋的量子液态导致了反常的金属态
这些结果阐明了跃迁的本质，并有助于量子计算机超导器件的设计
自1911年被发现以来，电流以零电阻流动的超导态就一直吸引着物理学家
人们对它进行了广泛的研究，不仅是因为它的潜在应用，也是为了更好地理解量子现象
尽管科学家们现在对这种奇特状态的了解比20世纪要多得多，但超导体的神秘似乎永无止境
一个著名的、与技术相关的例子是二维材料中的超导体-绝缘体转变
如果将某些材料的薄膜冷却到接近绝对零度的温度，并施加一个外部磁场，热波动的影响就会受到足够的抑制，使得纯量子现象(如超导)在宏观上占主导地位
尽管量子力学预测SIT是从一种状态到另一种状态的直接转变，但多项实验表明在两种状态之间存在一种反常的金属状态
到目前为止，这个神秘的中间态的起源已经让科学家们困惑了二十多年
这就是为什么日本东京理工大学物理系的一组科学家最近在《物理评论快报》上发表的一项研究中着手寻找这个问题的答案
领导这项研究的助理教授小泉纯一郎(Koichiro Ienaga)解释了他们的动机，“有一些理论试图解释二维超导体在零温度下耗散电阻的来源，但没有使用电阻测量进行明确的实验演示，以明确阐明为什么SIT不同于预期的量子相变模型
" 科学家们采用了一种非晶钼锗薄膜，它被冷却到0
1 K并施加外部磁场
他们通过被称为“能斯特效应”的薄膜测量了横向热电效应，这种效应可以灵敏而选择性地探测由移动磁通量引起的超导波动
结果揭示了反常金属态的一些重要性质:量子涡旋的“量子液态”导致了反常金属态
量子液态是一种特殊的状态，在这种状态下，由于量子涨落，即使在零温度下，粒子也不会冻结
最重要的是，实验发现反常金属态是从量子临界中出现的；零温度下特殊的增宽量子临界区对应于反常金属态
这与普通SIT中零温度下的量子临界“点”形成鲜明对比
由纯量子涨落(量子临界点)介导的相变一直是物理学中的难题，这项研究使我们离理解二维超导体的SIT又近了一步
因纳加对整体结果感到兴奋，他说:“在纯量子体系中精确探测超导波动，正如我们在这项研究中所做的那样，为下一代超导器件开辟了一条新路，包括量子计算机的q位
" 现在这项研究已经揭示了二十年前的SIT之谜，需要进一步的研究来更精确地理解反常金属态中量子涡旋的贡献
让我们希望超导的巨大力量很快就在眼前！
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