麻省理工学院科学家首次观测到超导体内部神秘的量子“抖动”

麻省理工学院（MIT）研究人员取得重要突破：他们利用太赫兹光，首次直接观测到超导材料内部电子在量子尺度上的集体振动。太赫兹光频率极高（每秒超万亿次振荡），与材料中原子和电子的天然振动频率相近，理论上非常适合探测这类微观运动；但其波长很长（约数百微米），受光学衍射极限限制，传统方法无法将其聚焦到纳米或微米级结构上，因此一直难以用于精细成像。研究团队创新性地将“自旋电子学发射器”（由超薄金属层堆叠构成，受激光激发后可产生超短太赫兹脉冲）与布拉格反射镜结合，构建出新型太赫兹显微镜。他们把样品紧贴发射器放置，在太赫兹光扩散前就捕获并压缩它，使其有效作用区域远小于波长，从而绕过衍射极限。在低温下对高温超导材料BSCCO（铋锶钙铜氧）进行测试时，该显微镜成功捕捉到超导电子形成的“超流体”在太赫兹频段的协同振荡——这种无摩擦、集体性的电子运动此前仅被理论预言，从未被直接看见。这一发现不仅验证了超导机制的关键量子行为，也为设计室温超导材料、高效太赫兹发射/探测器件（如未来6G及以上无线通信的微型天线和接收器）提供了全新实验工具。研究还表明，该技术可广泛应用于二维材料，探测晶格振动、磁激发等各类太赫兹频段的集体量子现象。