科學(xué)家首次證實量子相變中量子金屬態(tài)存在，推動量子器件領(lǐng)域發(fā)展

記者11月15日從電子科技大學(xué)獲悉，該校牽頭與北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、清華大學(xué)、美國布朗大學(xué)等相關(guān)專家組成的研究團隊，在國際上首次完全證實高溫超導(dǎo)納米多孔薄膜中量子金屬態(tài)的存在，為研究量子金屬態(tài)提供了新思路。該成果相關(guān)論文《超導(dǎo)—絕緣相變中的玻色金屬態(tài)》已在國際著名期刊《科學(xué)》上以“first release（首次發(fā)布）”形式刊發(fā)。

量子材料以及量子相變是本世紀(jì)凝聚態(tài)物理與材料領(lǐng)域的研究熱點。自高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)以來，二維量子金屬態(tài)的存在及其形成機制，是30余年來國際學(xué)術(shù)界一直懸而未決的重要物理問題。根據(jù)安德森標(biāo)度理論，由于量子干涉效應(yīng)以及相位相干長度在零溫下發(fā)散的特性，載流子在趨于絕對零度時會表現(xiàn)出局域化效應(yīng)，因此理論上不存在二維量子金屬態(tài)。而盡管實驗上在各種二維超導(dǎo)體系發(fā)現(xiàn)了量子金屬態(tài)的可能跡象，但受低臨界溫度的制約以及外界高頻噪聲的影響，二維量子金屬態(tài)是否存在仍存在著巨大爭議。

作為該校電子薄膜與集成器件國家重點實驗室的原創(chuàng)成果，在電子科技大學(xué)為第一單位、楊超為第一作者的研究論文中提出，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)離子刻蝕的時間，在高溫超導(dǎo)釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實現(xiàn)了超導(dǎo)—量子金屬—絕緣體相變；通過極低溫輸運測試發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)、金屬與絕緣這三個量子態(tài)都有與庫珀電子對相關(guān)的h／2e周期的超導(dǎo)量子磁導(dǎo)振蕩，證明量子金屬態(tài)是玻色金屬態(tài)，揭示出庫珀對玻色子對于量子金屬態(tài)的形成起到了主導(dǎo)作用。未來，這一對于量子金屬起源的探索成果，將會改變國際學(xué)界對量子材料的認(rèn)識，推動量子器件領(lǐng)域的發(fā)展。