中国科学家首次证实量子相变中量子金属态存在 或将改变对量子材料的认识

记者11月15日从电子科技大学获悉，该校牵头与北京大学、北京师范大学、清华大学、美国布朗大学等相关专家组成的研究团队，在国际上首次完全证实高温超导纳米多孔薄膜中量子金属态的存在，为研究量子金属态提供了新思路。该成果相关论文《超导—绝缘相变中的玻色金属态》已在国际著名期刊《科学》上以“first release(首次发布)”形式刊发。

量子材料以及量子相变是本世纪凝聚态物理与材料领域的研究热点。自高温超导发现以来，二维量子金属态的存在及其形成机制，是30余年来国际学术界一直悬而未决的重要物理问题。根据安德森标度理论，由于量子干涉效应以及相位相干长度在零温下发散的特性，载流子在趋于绝对零度时会表现出局域化效应，因此理论上不存在二维量子金属态。而尽管实验上在各种二维超导体系发现了量子金属态的可能迹象，但受低临界温度的制约以及外界高频噪声的影响，二维量子金属态是否存在仍存在着巨大争议。

作为该校电子薄膜与集成器件国家重点实验室的原创成果，在电子科技大学为第一单位、杨超为第一作者的研究论文中提出，通过调节反应离子刻蚀的时间，在高温超导钇钡铜氧(YBCO)多孔薄膜中实现了超导—量子金属—绝缘体相变;通过极低温输运测试发现，超导、金属与绝缘这三个量子态都有与库珀电子对相关的h/2e周期的超导量子磁导振荡，证明量子金属态是玻色金属态，揭示出库珀对玻色子对于量子金属态的形成起到了主导作用。未来，这一对于量子金属起源的探索成果，将会改变国际学界对量子材料的认识，推动量子器件领域的发展。