你以为的"空",其实并不空。就算把杯子里空气抽得干干净净,里面依然热闹非凡——量子力学告诉我们,虚粒子在不断冒出又消失,电磁场也永远在轻轻抖动,这叫"真空涨落"。几十年来,这种细微躁动只能解释些边角现象,比如两块平行金属板会莫名其妙吸在一起。现在,中国科学技术大学的研究者第一次把它变成实打实的工具:用来增强超导。

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这项研究由中科大的曾长淦、程广辉团队牵头,联合上海交大江庆东团队、麻省理工的诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克等人,发在了《自然》上。

超导体是电阻彻底归零的材料,是磁悬浮、核磁共振和量子计算机的基石,但它娇气:温度稍高、磁场稍强,超导就"断电"。科学家一直想让它在更宽松条件下稳住。中科大的思路很清奇——既然真空里的虚粒子能跟物质互动,何不把它们"调大",让它们帮超导一把?

他们造了一个太赫兹"暗腔":一个特制的开口谐振环结构,本身不发光,却能重新排布周围电磁环境、把真空涨落放大。接着把一种叫 NbSe2 的二维超导材料塞进腔里,对比腔里腔外,效果出来了:六层 NbSe2 器件里,超导临界温度最高提升 5.4%,临界电流和临界磁场在转变点附近也明显增强。"这是真空涨落增强超导的首次实验观测。"程广辉说。

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为了排除"是不是别的原因",团队做了大量对照:换腔体形状、调频率、改材料厚度、换介电质和金属条,把应力、材料退化、不均匀、金属屏蔽这些"嫌疑犯"逐个排除。最关键的证据是——超导增强随暗腔特征频率呈"尖峰"状变化,正好和腔的光子性质对上,说明超导态确实和这个暗腔模式耦合了。

江庆东和维尔切克还给了理论解释:用金兹堡-朗道框架推演,超导态会和暗腔交换"虚光子",这降低超导态的能量,从而让它更稳。维尔切克打了个比方:在大多数物理里,真空只是舞台背景;这项工作说明背景本身能变成演员——被设计成增强超导、重塑量子物质的角色。

这套手法最妙在"非接触":没外加电场磁场去硬推,只改了材料周围的真空环境,就影响了量子态。这意味着精心设计的真空,未来可能成为调控量子材料的又一手段。团队判断,继续优化腔体和材料体系,真空涨落耦合能带来更明显、更通用的控制。

当然得泼盆冷水:5.4% 的提升离"室温超导"还差得远,目前只是概念验证。但它打开了一扇新门——"真空电子学"的设想:把真空环境本身当成可调旋钮。当舞台背景开始下场演戏,材料科学的玩法,可能要换一换了。

参考来源:Nature(2026-08-19),DOI: 10.1038/s41586-026-11037-x