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布朗大學的研究人員證明了一種不尋常的方法 ， 即制動超導性，即材料在零電阻下傳導電流的能力 。
研究表明，弱磁場——遠弱于通常中斷超導的磁場——可以與材料中的缺陷相互作用，形成“隨機規范場”，這是一種產生超導電子電阻的量子勢壘過程 。
負責這項工作的布朗大學物理學教授吉姆巴雷斯說：“我們正在以一種人們從未有過的方式破壞超導性 。“這種涉及隨機規范場的相變在理論上已經被預言，但這是第一次在實驗中得到證實 ?！?br /> 超導態依賴于“庫珀對”的形成和傳播，在極低的溫度下，耦合電子的行為更像波而不是粒子 。它們的波浪形特征使它們能夠穿過材料結構，而不會沿著材料結構撞擊原子核，從而將遇到的阻力降至零 。庫珀是以布朗大學的物理學家利昂庫珀的名字命名的，他因解釋了他們的行為而分享了1972年的諾貝爾物理學獎 。
成對電子之間的鍵不是特別強 。溫度的小幅升高或磁場強度高于臨界值(對于不同的材料，該值略有不同)的存在會使這些對分離 ， 進而破壞超導狀態 。
但是巴雷斯和他的同事們正在研究一種不同的破壞超導性的方法 。巴雷斯的團隊沒有打破庫珀對，但想看看他們是否能摧毀他們傳播的方式 。
當材料超導時，庫珀同相傳播，這意味著它們的量子波的波峰和波谷是相關的 。異相的沖擊波將阻止它們以保持超導狀態的方式傳播，從而將材料轉化為絕緣體 。
為了證明這一現象，巴雷斯和他的同事創造了一種由無定形鉍制成的小型超導芯片 。芯片由納米級的孔制成，并以隨機重復的蜂窩圖案排列 。然后研究小組在芯片上施加了一個弱磁場 。在正常情況下，超導體會排斥任何低于臨界值的磁場 ， 并在超導性下正確行進 。然而，鉍的缺陷導致材料以特殊的方式排斥磁??，哉喛个孔周围芯暽微小的涡?。
對于超導庫珀對來說，這些渦旋成為難以穿越的量子勢壘過程 。電流漩渦以隨機的方式推動和拉動庫珀對的波前，導致波相互碰撞 。
“我們正在破壞波前的連貫運動，”巴雷斯說 。"結果，庫珀對變得局域化 ， 無法傳播，系統從超導變為絕緣."
這項研究可以幫助科學家了解超導材料的基本特性——尤其是這些材料中的缺陷在某些情況下是如何中斷超導的 。理解這些材料的行為將非常重要，因為量子計算機的應用將會增加，這將取決于一致的超導狀態 。
“就技術而言，我們試圖從材料的量子特性中獲得越來越多的東西，但這些材料包含這些雜亂的雜質，”巴雷斯說 。“我們已經證明了一些量子隨機性對磁場和隨機缺陷驅動的超導體的影響 。因此，這項工作可能有助于理解利用材料量子特性的局限性 ?！?br /> 巴雷斯希望本文描述的發現和技術將帶來其他根本性的進步 。
【量子勢壘過程將材料從超導體變成絕緣體】巴雷斯說：“我們可以用一種定義明確的方式來調整這個移相器，這種方式可以直接建模，這可以讓我們更好地理解量子相變 ?！八詮哪撤N意義上說，我們創造了一個新的旋鈕，我們可以轉動這些旋鈕來影響這些材料的性質，看看它們是如何反應的 ?！?br />
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