超导量子物理学的新前沿新能源蓄电池对其影响
超导是一种非凡的现象，它使材料能够零损耗地传输电流。这种集体量子行为是某些导体所特有的，并且只发生在远低于室温的温度下。由于对 YBa2Cu3O6.48 中光诱导超导的微观起源仍未达成共识，这些结果是当前理论的重要基准。
请研究人员深入思考：
1. 你真的了解量子吗？
2. 量子物质有多少维度？
3. 量子集体行为的特点是什么？
4. 你观察到的一定是量子集体行为吗？
5. 物质层次是如何划分的？
光诱导超导：量子物理学的新前沿

中红外激光脉冲以相干方式驱动 YBa2Cu3O6.48 中的原子模式，并稳定高温下的超导波动。这种量子相干性导致静磁场的超快速排出。图片来源：S. Fava / J. Harms，MPSD

研究人员已经开发出方法来探索和利用非平衡状态下的超导性，例如由激光脉冲引起的超导性，其温度远高于传统超导体的运行温度。

这种光诱导超导性已被证明可以复制零电阻和磁场驱逐等关键特性，这表明它有望应用于高速设备并将超导性扩展到环境温度。

超导性是一种非凡的现象，它使材料能够零损耗地传输电流。这种集体量子行为是某些导体所独有的，并且只发生在远低于室温的温度下。

许多现代研究已经调查了这种行为在所谓的非平衡状态下的表现，即材料偏离热平衡的情况。在这些条件下，似乎即使在环境温度下也可以重现超导性的至少一些特征。这种非平衡高温超导性在激光脉冲照射下存在，可能适用于与设想的静态超导性不同的应用，例如由激光脉冲控制的高速设备。

光诱导超导

这种现象被称为“光诱导超导”，与平衡超导现象类似。

过去十年的一个重要前沿是表征这种光诱导超导状态的特性，并了解该阶段在多大程度上再现了已知的传统超导体特性。

超导体除了能够无损传输电流外，还能够从其内部排出磁场。这种现象在平衡条件下被称为迈斯纳效应，是电荷载体相互相干性及其步调一致的趋势的直接结果。然而，测量光诱导超导的磁场排出一直具有挑战性，因为这种效应仅持续几皮秒（万亿分之一秒），因此无法精确测量磁场变化。

磁场测量的突破

德国汉堡马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所 (MPSD) 的 Andrea Cavalleri 领导的研究小组开发了一项新实验，能够以极快的速度监测超导体的磁性。他们研究了激光辐照的 YBa ₂ Cu ₃ O _{6+x ，这种化合物的静态超导性仅在约 −200}摄氏度以下才可见。

“我们发现，光激发的 YBa ₂ Cu ₃ O _{6.48除了具有接近零电阻的特性外，还会从其内部排出静磁场，”该论文的作者塞巴斯蒂安·法瓦 (Sebastian Fava) 说，他目前已在}《自然》杂志上发表文章。

了解材料在光照下的行为

这项实验是通过将观察晶体放置在待研究样品附近并用它来测量局部磁场强度来实现的。晶体将磁场的变化反映为飞秒​​激光脉冲偏振态的变化。

“由于探测脉冲持续时间短，我们可以以亚皮秒分辨率和前所未有的灵敏度重建 YBa ₂ Cu ₃ O _6.48样品周围磁场的时间演变，”合著者之一 Giovanni de Vecchi 说。

对超导材料的影响

“我们观察到的光致磁场排斥力与 YBa ₂ Cu ₃ O _6+x通过冷却达到平衡超导时测量到的排斥力大小相当，”论文共同作者 Michele Buzzi 补充道。“这表明驱动这种材料甚至可能是一种有效的途径，可以使其超导性能更接近环境条件，”论文共同作者 Gregor Jotzu 继续说道，他现在是 EPFL 的教员和动态量子材料实验室的负责人。

_{由于对于 YBa 2} Cu ₃ O _6.48中光诱导超导的微观起源仍缺乏共识，这些结果对于当前的理论而言是一个重要的基准。

光激发超导潜力

在 YBa ₂ Cu ₃ O _6+x中，超导序在平衡超导转变温度以上不会完全消失，一些局部波动的超导序仍然存在，有点类似于无序状态。这些突破性的发现表明，使用定制光脉冲对 YBa ₂ Cu ₃ O _6+x进行光激发可用于同步这种波动状态，并在远高于材料在平衡状态下变为超导的温度（一直到室温）下恢复超导序。