【摘要】 1月14日，据电子科技大学报道，1月12日，国际著名期刊《Nature》发表了题为《玻色子系统中的奇异金属状态》的研究论文(Signaturesofaso
1月14日，据电子科技大学报道，1月12日，国际著名期刊《Nature》发表了题为《玻色子系统中的奇异金属状态》的研究论文(Signaturesofasongetalinabosonicsystem)，首次在高温超导体中发现并证实了玻色子奇异金属。
这项工作主要由中国电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室李彦荣院士组完成。杨超博士生是第一作者，熊杰教授是第一通讯作者。这是该团队在量子技术领域取得的另一个重大发现，该团队在2019年首次在Science上报道量子金属状态。
▲YBCO纳米网膜中量子金属-绝缘体量子相变点附近的奇异金属状态(a)运输特性曲线、(b)线性磁电阻曲线、(c)霍尔电阻Rxy随温度变化曲线、(d)玻色子奇异金属图。
宇宙中的基本粒子分为费米子和玻色子。其中，目前人类社会赖以生存的电子工业和设备的发展几乎完全基于费米子系统。然而，由于能耗高、损耗大、物理尺寸接近极限，面临着不断提高性能的瓶颈，无法满足快速增长的信息传输需求。以高温超导体为代表的玻色子设备具有完美的零损耗能量传输特性，预计将给电子信息产业带来革命性的变化。奇异金属，顾名思义，与普通金属不同，其电阻率与温度成正比，存在于铜基高温超导体中，是电子之间高度量子纠缠的新物质状态，其混乱往往是量子力学的极限。早在30年前，科学家们就发现了费米子奇异金属，但玻色子奇异金属是否存在长期难以克服的科学问题。
电子科技大学李言荣院士、熊杰教授研究小组，与美国布朗大学 James M. Valles Jr 教授，北京大学谢心澄院士、王健教授，北京师范大学刘海文研究员，四川大学等合作者们协同攻关，成功突破了费米子体系的限制，首次在玻色子体系中诱导出奇异金属态。研究团队通过在高温超导钇钡铜氧（YBCO）薄膜中精准构筑纳米网孔阵列，实现了对玻色子相干性、耗散能等物性的跨尺度调控，在量子相变临界区发现了电阻随温度与磁场线性变化的奇异金属态。同时，低于超导临界温度时，体系霍尔电阻急剧减少为零，并且存在与库珀电子对相关的 h / 2e 超导量子磁电阻振荡，证明体系的载流子是玻色子。进一步通过标度分析，发现玻色子奇异金属的电阻由温度与磁场简单的线性相加决定，证明了电阻在量子临界区与体系内在的能量尺度无关，满足标度不变的关系，揭示了玻色子在量子临界区存在奇异的动力学行为；建立了玻色子奇异金属的完备相图，阐释了玻色系统耗散量子相变的物理图像。
国际著名的理论物理学家、美国科学院院士克里斯蒂亚Varma发表了一篇专题评论文章，高度评价玻色子奇异金属的发现是凝聚态物理领域的重大突破。Nature审稿人评论说，这项工作是引领量子理论发展的transformative的变革性成果。同时，Nature发表了一篇专题亮点评论文章，突破了现有奇异金属和无序超导体的认知框架，将推动凝聚态物理领域迈出一大步。这一发现为了解凝聚态物理中奇异金属的物理规律，揭示奇异金属的普遍性，提高量子相变理论奠定了重要的科学基础，对揭示消散效应对玻色子量子相关性的定量影响，促进未来低能耗超导量子计算和极高灵敏度量子探测技术的发展具有重要的理论和现实意义。