研究概述

夸克胶子等离子体（QGP）是由量子波动驱动的特殊量子相，其特征是发散的有效临界指数和量子格里菲斯奇点，因其在超导性研究中的重要作用而成为了研究热点。然而，尽管QGP在二维超导体中得到了广泛关注，但如何有效控制这一相仍然是一个挑战。QGP的出现源于无序引起的稀疏超导区域的存在，这些区域在接近绝对零度时逐渐扩展并引发量子格里菲斯奇点，与洁净系统中的量子相变表现出根本差异。现有研究表明，QGP的特性受量子波动、超导波动以及自旋轨道耦合等因素的影响，但对其精确调控的研究仍然较为有限。

为了解决这一问题，中科大曾长淦教授以及北京师范大学刘海文教授等人合作通过探索不同材料体系和结构，提出了一些新的研究思路。例如，LaAlO3/KTaO3(110)超导界面被认为是研究QGP的一个理想平台，因其在量子波动和超导性质方面表现出独特的特性。

科学家们发现，通过调节施加的磁场方向，可以有效地调控QGP的行为：在垂直磁场下，观察到了异常QGP，其临界场随温度下降而减小；而在平行磁场下，常规QGP表现为临界场随温度下降而增加。此外，研究还表明，借助电场调控，量子波动能够进一步影响QGP的相边界。这些研究为我们提供了新的策略，通过控制量子波动和电导修正，能够有效地调节QGP，为量子材料的设计和量子器件的开发提供了新的理论依据和实验平台。相关文章在《Science Advances》上发表题为“Effectively tuning the quantum Griffiths phase by controllable quantum fluctuations”的最新论文。

图文解读

图1. LAO/KTO(110)界面的表征

图2. 在垂直磁场下LAO/KTO(110)界面上的异常QGS

图3. 在平行磁场下LAO/KTO(110)界面上的常规QGS

图4. VG调制异常相边界和自旋轨道耦合能量

文献信息

Beilin Wang et al. ,Effectively tuning the quantum Griffiths phase by controllable quantum fluctuations.Sci. Adv.10,eadp1402(2024).DOI:10.1126/sciadv.adp1402