記者8月19日從中國科學技術大學獲悉，中國科大教授曾長淦、教授程廣琿領銜的研究團隊，聯合上海交通大學副教授蔣慶東、麻省理工學院教授弗蘭克·維爾切克等合作者，在量子物態調控領域取得重要進展：首次利用暗腔實現了真空漲落增強超導。相關成果19日發表於國際學術期刊《自然》。

在量子電動力學世界中，真空並非空無一物，而是伴隨虛粒子的不斷產生與湮滅，猶如充滿真空漲落的動態“海洋”。然而，自由空間中的真空漲落通常較弱，難以對宏觀凝聚態體系產生可觀測影響。如何將其轉化為調控量子物態的資源，是凝聚態物理與腔量子電動力學交叉領域的重要課題。

為此，曾長淦、程廣琿團隊引入太赫茲分裂環諧振器構成的暗腔，通過重塑電磁環境顯著增強真空漲落。研究團隊將超導體二硒化鈮嵌入暗腔，發現暗腔中二硒化鈮的超導臨界溫度獲得實質性提高。在六層二硒化鈮器件中臨界溫度最高提升5.4%。同時，超導體的臨界電流和臨界磁場在超導轉變附近也顯著增強。這是國際上首次實驗觀測到真空漲落增強超導。

真空漲落增強超導示意圖。（中國科學技術大學供圖）

通過嚴格對照實驗，團隊排除了應變、退化、非均勻性等常規因素。特別是，實驗發現超導增強效應隨暗腔特征頻率呈現共振峰形依賴關系，為超導態與暗腔耦合提供了關鍵証據。

理論上，蔣慶東研究組與弗蘭克·維爾切克提出超導態與暗腔交換虛光子，降低超導態能量，從而增強超導。當腔模的特征能量與超導材料的低能漲落能量相匹配時，超導增強效應最強。

相關研究通過腔體工程化調控真空漲落，實現了對超導穩態的無外部驅動、非接觸式增強，為探索超導機理與設計新型超導器件提供了新思路。這一全新 “非接觸式旋鈕”有望廣泛應用於量子物態調控。（記者周暢）