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突破高溫超導體30年未解之謎 中山大學研究登《Science》

中山大學物理系助理教授鍾佳民與實驗室中分析計算的電腦。(中山大學提供)
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【大紀元2024年05月10日訊】(大紀元記者袁世鋼台灣報導)超導體材料在極低溫度下可實現零電阻、完全抗磁性,科學界過去致力於提高其臨界溫度,但卻苦無機制能正確計算。而由中山大學物理系助理教授鍾佳民等學者共組的跨國研究團隊,以強關聯系統的數值方法,提出可靠的計算理論,使科學家有能力精確了解其低溫性質。

鍾佳民表示,相較於傳統超導體,高溫超導體在較高的溫度(約零下200攝氏度)即可產生零電阻等特性,自1986年被發現以來,物理學家一直致力於提高其臨界溫度,以各種方式計算其低能量態理論機制,希望能在室溫下實現超導狀態,卻因量子擾動強烈、低溫時低能量態互相競爭等因素,始終無法得出正確的理論模型。

為此,鍾佳民與美國、德國等學者共組的研究團隊,採用強關聯系統的數值方法,計算高溫超導模型的低溫態,提出確切的理論機制,在凝態物理界廣泛研究的重要難題上前進了關鍵的一大步。鍾佳民說,強關聯系統的數值方法還可應用在高能物理、量子化學系統或生物系統上,為研究領域開闢創新途徑,對於理論物理的發展意義非凡。

鍾佳民強調,「科學家終於有能力精確了解超導模型的低溫性質」,並得以進一步洞悉高溫超導的理論機制,理論模型計算得到的結果若與實驗上的觀察相符,將有助於後續高溫超導的應用;未來在研究設計上,也可使用結合量子電腦和古典電腦的混合計算,提供理論物理參考基礎,幫助複雜系統研究,如核磁共振等高溫超導等。

此研究結果獲登世界權威期刊《科學(Science)》,跨國研究團隊成員包括美國研究機構Flatiron Institute教授Shiwei Zhang、加利福尼亞大學爾灣分校教授Steven White、德國慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-Universität)教授Ulrich Schollwöck等人。◇

責任編輯:唐音

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