在量子科技領域，超導性的研究一直是一個熱點。超導性是指某些材料在特定條件下能夠以零電阻的方式傳導電流。曼徹斯特大學的研究人員在一維（1D）系統中成功地在高磁場下維持了穩健的超導性，這一突破爲實現量子霍爾效應（quantum Hall effect）和超導性的結合提供了新的途徑，這在凝聚態物理學中一直是一個長期挑戰。
量子霍爾效應是一種在二維電子系統中出現的量子現象，其中電子的能級和輸運性質表現出量子化的特征。然而，要在量子霍爾效應中實現超導性，一直面臨著巨大的挑戰。
曼徹斯特大學的研究團隊在Andre Geim教授、Julien Barrier博士和Na Xin博士的帶領下，通過在兩個超導體之間放置域壁（domain walls），實現了反相幹態的邊緣態之間的最終接近，同時最小化了無序效應。這種策略受到了他們早期工作的啓發，即在石墨烯中，域之間的邊界可以具有很高的導電性。
進一步的研究發現，這種近鄰超導性並非來自沿域壁傳播的量子霍爾邊緣態，而是來自域壁內部嚴格一維的電子態。這些一維態在高磁場下展現出了強大的超電流，這在一維系統中是異常罕見的。
這項研究的發現爲單模1D超導性提供了新的研究方向。研究團隊已經展示了使用柵極電壓操縱這些電子態的能力，並觀察到調制超導性質的駐波電子波。這種1D超導性爲實現拓撲准粒子的量子霍爾效應和超導性的結合提供了一條新的路徑。
這項研究是在石墨烯這種第一種二維材料被發現20年後，曼徹斯特大學在超導性領域的又一重要進展。這種新型1D超導體的開發預計將爲量子技術的進步打開大門，並爲新物理的進一步探索鋪平道路。
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參考資料：DOI： 10.1038/s41586-024-07271-w
