在 NIST 實驗室裡,科學家們遇到了一種行為方式不符合教科書所述超導體應有表現的材料。二碲化鈾(UTe₂)在通常會破壞其他物質此種特性的磁場中仍能保持超導態。這一發現迫使人們重新審視關於超導本質的既有觀念。
超導體早已應用於醫學領域——在核磁共振斷層掃描儀中,它們能讓電流無損耗地流動。然而,大多數已知材料在強磁鐵的作用下會失去這一特性。UTe₂ 卻表現出相反的情況:即使在極高的磁場下它仍保持超導性,儘管它僅在低於兩開爾文的溫度下工作——僅比絕對零度高兩度。
研究人員推測,該材料屬於拓撲超導體。在此類物質中,電子形成特殊的配對,受到保護而免受外界干擾。這一特性可能有助于在量子計算機中製造穩定的量子位元,而在量子計算機中,噪聲引起的錯誤是主要問題。
NIST 的尼古拉斯·布奇博士強調:這項工作是在基礎科學的框架內進行的,其結果並不總是立即顯現。歷史表明,沒有立即應用的發現往往會在數十年後帶來突破——正如 1980 年代發現的氧化物超導體所經歷的那樣。
從實驗室觀察到實際裝置的道路漫長。需要確認其特性、建立生產並將材料整合到技術中。目前 UTe₂ 仍只是研究對象,而非現成的解決方案。
此類研究的資金投入仍然至關重要:沒有基礎科學的支持,許多未來技術根本不會出現。NIST 的發現提醒我們,即使在研究得相當透徹的領域,大自然仍藏有不少驚喜。

