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物理学漫谈

电磁近邻效应：超导与磁振子的隔空打牛*2024－10－12收到

†email：taoyuphy@

黄倩南于涛†DOI：10.7693/w

(华中科技大学物理学院武汉453000)CSTR：32040.14.w

耦合的结果。磁矩的有序排列使得现拓扑量子计算。这里我们反过来

1引言

磁铁在其周围产生磁场，而这个磁考虑问题，即超导电性对物质的磁

科幻电影《阿凡达》中梦幻绮场反过来又会影响其他物质，比如性有没有调控作用，特别是能否利

丽的潘多拉星球不仅为我们提供了我们前面谈到的这种磁场可以使超用超导电性对磁矩的运动进行调控？

一场视觉盛宴，还蕴含着与现实相导体悬浮起来。磁体内部磁矩的微小扰动能够以波

关的科学与技术，值得我们去思超导与磁性是凝聚态物理关注动的形式在磁性材料内部传播，形

考。其中最令人感到震撼的是哈利的两个极为重要的量子物态。它们成自旋波。戴森在《宇宙波澜》中将

路亚山能够神奇地悬浮在云端，并所具有的优异的物理性质已经应用自旋波浪漫地形容为“像海浪穿梭

时常在空中发生移动。那究竟是什到众多的存储和输运器件之中，从水上那样在固态磁铁中运动”。与这

么不可思议的力量来无形地支撑起而在信息技术的发展中起到了重要些波动相关联的元激发称为磁振

这一座座巨峰呢？电影中给出的解的推动作用。磁性—超导异质结构子，它们能够传递角动量的信息，

释是一种超导磁悬浮现象：这些山能够有效地结合两种物态的优点；并且由于损耗小，可以在磁性绝缘

中蕴藏着一种名为“Unobtanium”它们的结合还能演生出新颖的量子体中长距离传播，从而显著降低能

的神秘矿石，这种矿石在常温下具物态和物理效应，从而为实现新的量消耗。

有超导特性，它利用母树周围的强量子物态调控技术带来难得的契机在这篇文章中，我们来谈一下

大磁场使得哈利路亚山飘浮于空(图1)。以往的研究往往专注于利用超导与自旋波或者磁振子之间通过

中。这说明超导和磁性存在着一种磁性材料来调控超导体以实现非常电磁场作为媒介产生的超强耦合，

强大的相互作用或“耦合”。规的超导电性，比如利用三重态超从而实现所谓的“电磁近邻效应”。

电影里潘多拉星球的磁场可以导实现无耗散的自旋输运，以及利由于这种相互作用不需要超导与磁

当作是由一个巨大的磁铁产生的，用具有拓扑激发态的超导电性来实振子接触，因而它可以产生“隔空

而具备磁铁特性的材料一般被称为

“铁磁性材料”。铁磁性材料的内部

可以分解成若干个小磁针，每个小

磁针都有自己的强度和方向。我们

称这些小磁针为“磁矩”，它表示单

位体积磁性的强弱和方向。在一定

温度以上且没有外部磁场的环境

中，材料内部的磁矩方向杂乱无

章，因此从整体上看，材料并不显

示出铁磁性。当温度降低并施加外

磁场时，内部的磁矩会依据磁场方

向进行有序排列，从而显示出铁磁

性。这种有序排列是磁矩之间相互

*国家自然科学基金(批准号资助图1磁性—超导异质结构相关的物理研究

项目

·54卷(2025年)1期·49·

物理学漫谈

在昂内斯发现超导体零电阻特

性后，1933年德国物理学家瓦尔特·