中国科大研究团队实现量子格里菲斯相的有效调控

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中国科学技术大学和北京师范大学的研究团队在量子相变研究领域取得突破性进展，首次在一个体系中同时观测到正常和反常量子格里菲斯相，并成功实现了对这些量子相的有效调控。该成果发表在《science advances》期刊上。

量子相变由量子涨落驱动，对理解复杂量子态和发展量子器件至关重要。二维超导体因其显著的量子涨落特性，成为研究量子相变的理想平台。研究人员利用LaAlO₃/KTaO₃(110)超导氧化物界面，通过改变磁场方向和栅压，实现了对量子格里菲斯相的精确控制。

实验结果显示：在垂直磁场下，有效临界指数zν在接近无限随机量子临界点时发散，证实了反常量子格里菲斯相的存在，其临界磁场随温度降低而减小；而在平行磁场下，zν从低磁场侧发散，表明存在正常量子格里菲斯相，其临界磁场随温度降低而增大。此外，栅压的改变有效调节了反常量子格里菲斯相的反常相边界。

理论分析表明，这种调控源于磁场方向和栅压改变下，强自旋轨道耦合的量子涨落引起的电导率修正。这项研究不仅加深了对量子涨落影响量子格里菲斯相的理解，也为利用可控量子涨落探索奇异量子相变提供了新的途径。

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中国科学技术大学王碑林博士为论文第一作者，曾长淦教授和北京师范大学刘海文教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和安徽省的资助。 下图展示了实验结果：(a) 量子格里菲斯相示意图；(b, c) 反常和正常QGP的磁场-温度相图；(d, e) 垂直和平行磁场下的量子格里菲斯奇异性；(f) 栅压对反常QGP相边界的影响。

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 2024-12-06