超导绝缘体间发现新物态 哥本哈根大学研究量子材料调控机制
2025-10-29 17:28
来源:哥本哈根大学
收藏

哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所科研团队在《物理评论快报》发表研究成果,通过精密调控成功观测到超导态与绝缘态之间的特殊物态。这项发现为量子材料研究提供了新的实验依据。(a) 参考器件的彩色扫描电子显微镜图像,拍摄于沉积全局顶栅之前。方形铝岛(灰色)图案化在半导体异质结构(灰绿色)之上,并由框架栅(黄色)分隔。(b) 器件的示意性横截面图,展示了双栅结构。下方的框架栅用于调节结的中心部分,而全局顶栅用于调节环绕铝岛的二维电子气(2DEG)。(c) 所测量霍尔条器件的光学显微照片,展示了测量装置。

由Saulius Vaitiekenas副教授领导的团队构建了微型超导岛阵列,每个单元配备独立电压调控功能。这种设计使研究人员能够精确控制岛屿之间的量子关联强度。实验结果显示,当系统从超导态向绝缘态转变时,出现了一种既非超导也非完全绝缘的中间状态。Vaitiekenas表示:“我们的研究进一步揭示了这种状态,表明正是量子涨落,或者更准确地说,是我们样本中岛屿间超导相与岛屿内粒子数量之间的不确定性,导致了这种行为。”

这种被称为反常金属态的新物态,展现了量子材料在相变过程中的特殊行为。研究团队通过调控超导岛之间的耦合强度,观察到岛屿间保持通信但整体不呈现超导特性的现象。该发现为理解量子相变机制提供了新视角,对发展新型量子器件具有参考价值。

Vaitiekenas指出:“理解这种量子相变就像解一个巨大的谜题。一次只拼一块可能无法揭示全貌,但从长远来看,这可能是朝着更节能的电子产品和更可控、更可靠的量子器件迈出的一步,从而为未来的应用做好准备。”这项研究由多位科研人员共同完成,包括Satyaki Sasmal、Maria Efthymiou-Tsironi等合作者。

量子材料研究持续揭示物质的新特性,本次实验发现的特殊物态为探索量子态调控开辟了新途径。该研究成果有望推动量子计算与量子传感等领域的技术发展。

更多信息: S. Sasmal 等人,《混合约瑟夫森结阵列中电压调谐的异常金属-金属转变》,《物理评论快报》 (2025)。期刊信息: 物理评论快报 、 arXiv

本简讯来自全球互联网及战略合作伙伴信息的编译与转载,仅为读者提供交流,有侵权或其它问题请及时告之,本站将予以修改或删除,未经正式授权严禁转载本文。邮箱:news@wedoany.com