菱面体石墨烯中手性超导特性的发现及其拓扑量子计算潜力

研究人员在菱面体多层石墨烯中发现了无需莫尔超晶格效应的稳健非常规超导态，解决了手性超导体(Chiral superconductor)在实验验证中的长期难题。该研究通过栅极调控实现了Tc达300 mK的超导态，观察到自发性时间反演对称性破缺、磁滞回线等手性特征，临界磁场B⊥达1.4 T，为马约拉纳费米子(Majorana fermion)研究和容错量子计算提供了全新碳基平台。

　　

在碳材料的奇妙世界里，菱面体堆叠的四层和五层石墨烯展现出令人振奋的超导舞姿。科学家们首次在这类材料中捕捉到手性超导(Chiral superconductivity)的独特签名——这种打破时间反演对称性的量子态，让库珀对(Cooper pair)跳起了非零角动量的华尔兹。

通过精密的栅极调控，研究团队在平坦导带中诱导出两个超导态，临界温度T_c飙升至300毫开尔文，而电荷密度n_e可低至2.4×10¹¹ cm^-2。最惊艳的是，这些超导态展现出三大手性特征：电阻R_xx在垂直磁场B_⊥中画出独特的磁滞回线；面对面内磁场时表现出惊人稳定性；正常态就自带零场反常霍尔效应。

1.4特斯拉的临界磁场B_⊥更是刷新石墨烯超导纪录，暗示体系可能处在BCS-BEC转变(BCS-BEC crossover)的强耦合区间。这项发现为拓扑超导研究提供了纯净的碳基舞台，马约拉纳零能模(Majorana zero mode)或许正在这些石墨烯超导涡旋中等待被唤醒，为拓扑量子计算铺设新的道路。