實(shí)驗(yàn)是由橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Wonhee Ko和Petro Maksymovych在阿爾托大學(xué)的Jose Lado教授的理論支持下進(jìn)行的。電子可以通過(guò)量子隧道跨越能量障礙，以一種無(wú)法用經(jīng)典物理學(xué)解釋的方式從一個(gè)系統(tǒng)跳到另一個(gè)系統(tǒng)的空間。例如，如果一個(gè)電子與另一個(gè)電子在金屬和超導(dǎo)體的交界處配對(duì)，它可以形成一個(gè)進(jìn)入超導(dǎo)體的庫(kù)珀對(duì)，同時(shí)也將另一種粒子"踢回"金屬，這個(gè)過(guò)程被稱為安德烈夫反射。研究人員通過(guò)尋找這些安德烈夫反射來(lái)檢測(cè)庫(kù)珀對(duì)。

為了做到這一點(diǎn)，他們測(cè)量了一個(gè)原子般鋒利的金屬尖端和一個(gè)超導(dǎo)體之間的電流，以及電流如何取決于尖端和超導(dǎo)體之間的間隔。這使他們能夠檢測(cè)到返回超導(dǎo)體的安德烈夫反射量，同時(shí)保持與單個(gè)原子相當(dāng)?shù)某上穹直媛省?shí)驗(yàn)的結(jié)果與拉多的理論模型完全一致。

這種在原子尺度上對(duì)庫(kù)珀對(duì)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)為理解量子材料提供了一種全新的方法。研究人員首次能夠獨(dú)特地確定庫(kù)珀對(duì)的波函數(shù)在原子尺度上是如何重建的，以及它們與原子尺度的雜質(zhì)和其他障礙物是如何相互作用的。

這項(xiàng)技術(shù)為了解被稱為非常規(guī)超導(dǎo)體的外來(lái)類型的內(nèi)部量子結(jié)構(gòu)建立了一種關(guān)鍵的新方法，有可能讓我們解決量子材料中的各種公開(kāi)問(wèn)題。非常規(guī)超導(dǎo)體是量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)潛在的基本構(gòu)件，可以提供一個(gè)在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的平臺(tái)。庫(kù)珀對(duì)在非常規(guī)超導(dǎo)體中具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，到目前為止，理解這些結(jié)構(gòu)是非常困難的。

這一發(fā)現(xiàn)使研究人員能夠直接探測(cè)非常規(guī)超導(dǎo)體中庫(kù)珀對(duì)的狀態(tài)，為整個(gè)量子材料家族建立了一種關(guān)鍵的新技術(shù)。它代表著科學(xué)界對(duì)量子材料的理解向前邁進(jìn)了一大步，并有助于推動(dòng)開(kāi)發(fā)量子技術(shù)的工作。