在量子科技领域，超导性的研究一直是一个热点。超导性是指某些材料在特定条件下能够以零电阻的方式传导电流。曼彻斯特大学的研究人员在一维（1D）系统中成功地在高磁场下维持了稳健的超导性，这一突破为实现量子霍尔效应（quantum Hall effect）和超导性的结合提供了新的途径，这在凝聚态物理学中一直是一个长期挑战。
量子霍尔效应是一种在二维电子系统中出现的量子现象，其中电子的能级和输运性质表现出量子化的特征。然而，要在量子霍尔效应中实现超导性，一直面临着巨大的挑战。
曼彻斯特大学的研究团队在Andre Geim教授、Julien Barrier博士和Na Xin博士的带领下，通过在两个超导体之间放置域壁（domain walls），实现了反相干态的边缘态之间的最终接近，同时最小化了无序效应。这种策略受到了他们早期工作的启发，即在石墨烯中，域之间的边界可以具有很高的导电性。
进一步的研究发现，这种近邻超导性并非来自沿域壁传播的量子霍尔边缘态，而是来自域壁内部严格一维的电子态。这些一维态在高磁场下展现出了强大的超电流，这在一维系统中是异常罕见的。
这项研究的发现为单模1D超导性提供了新的研究方向。研究团队已经展示了使用栅极电压操纵这些电子态的能力，并观察到调制超导性质的驻波电子波。这种1D超导性为实现拓扑准粒子的量子霍尔效应和超导性的结合提供了一条新的路径。
这项研究是在石墨烯这种第一种二维材料被发现20年后，曼彻斯特大学在超导性领域的又一重要进展。这种新型1D超导体的开发预计将为量子技术的进步打开大门，并为新物理的进一步探索铺平道路。
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参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07271-w
