由磁体与超导体混合材料产生的量子现象极为敏感，需最大限度减少干扰以实现精准测量。汉堡大学和伊利诺伊大学芝加哥分校研究人员通过实验与理论验证，利用扫描隧道显微镜特殊技术，成功在更远距离上探测并控制这些量子现象。相关成果发表于《自然·物理学》杂志，对拓扑量子计算机发展或具重要意义。

磁性原子置于超导体中时，会产生Yu-Shiba-Rusinov准粒子。传统方法需扫描隧道显微镜探针在原子位置直接探测，测量范围有限。汉堡大学与伊利诺伊大学芝加哥分校团队，由Jens Wiebe博士领衔，成功测量该量子态在超原始范围20倍距离上的变化，大幅减少探针干扰。

研究团队构建“量子围栏”，将磁性原子限制其中。此围栏由扫描隧道显微镜探针从超导银晶体表面91个银原子构建。他们精确设计围栏尺寸，使被限制银电子的量子态位于费米能级。将磁性原子置于特定波腹，测量Yu-Shiba-Rusinov准粒子能量处微分电导空间分布，作为局部概率密度度量。Wiebe称：“即使在围栏最右侧，仍可探测到准粒子，且出现概率未随距离增加明显降低。”模拟观察显示，此现象为空间相干量子态，由银晶体内部和表面库珀对组成。团队还证明，调整量子围栏大小和形状可操控量子组成。

这项技术利用局部探针测量磁性超导体混合体系脆弱量子态，同时减少干扰。研究人员计划未来应用于马约拉纳准粒子，这些准粒子在新型拓扑量子计算机开发中潜力巨大。此外，量子围栏技术有望控制多个磁体-超导体混合体系中准粒子相互作用。

更多信息： Khai That Ton 等人，《相干 Yu-Shiba-Rusinov 量子投影的非局域检测》，《自然·物理学》(2025)。期刊信息： 《自然物理》