無需外部磁鐵的量子超級高速公路:薛其坤領跑諾貝爾物理學獎預測 2026

编辑者: Svitlana Velhush

在中國的實驗室裡,一塊摻入磁性原子的拓撲絕緣體極薄薄膜,將理論預言變成了現實。這裡的電子沿著材料邊緣運動,宛如行駛在一條完美的高速公路上,不會以熱的形式損耗能量。正是這項 2013 年由薛其坤領導的團隊所進行的實驗,被 Clarivate 列為 2026 年諾貝爾物理學獎的主要熱門人選之一。

普通的量子霍爾效應需要強大的外部磁場,才能迫使電子在邊緣「起舞」而無電阻。反常版本則無需它:材料內部的磁有序本身便創造出所需條件。其結果是產生與整數成正比的量子化電導——這種現象,過去被認為在沒有巨型磁鐵的實驗室條件下幾乎無法實現。

薛其坤與同事們生長出原子級厚度的薄膜,其中自旋—軌道交互作用與磁性雜質共同催生出拓撲相。測量顯示,在沒有外部磁場的情況下,電阻已呈現出特徵性的平台。這不僅是漂亮的物理學:該效應為能耗僅為現今數分之一的電子元件開闢了道路。

想像一下這樣一部智慧型手機或伺服器中心,其中電流幾乎無損耗地流動。這類材料或可成為超高效記憶體與邏輯元件的基礎,降低發熱與電費。薛其坤的研究為過去只存在於紙上的構想提供了實驗證實,並激發了全世界數百項後續研究。

Clarivate 指出,自 2002 年以來,其名單中已有 89 位科學家獲得諾貝爾獎。這項預測並不保證今年就會獲獎——該獎項往往來得遲——但它強調:薛其坤的發現已經改變了人們對於如何在沒有外部「拐杖」的情況下操控物質量子態的認識。

如果獎項正是頒給他,那將不僅是對單一實驗的肯定,更是對整個方向的肯定——拓撲電子學,它有能力徹底改變未來裝置的能耗。

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來源

  • سباق العمالقة.. من يحصل على نوبل في الفيزياء عام 2026؟

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