【中国观察北京时间2026年01月04日讯】物理学家近期发现新型超导体'铂铋二'（PtBi₂）内部隐藏着前所未见的电子世界。这种材料表面呈现超导特性，允许电子零电阻通过，而内部则保持普通金属状态。更引人注目的是，其表面电子配对模式突破了传统超导物理规则，为量子科学领域带来新机遇。
德国莱布尼茨固体与材料研究所（IFW Dresden）联合多国科学家，发现这种闪亮的灰色晶体'铂铋二'具有令人意外的特性，可能成为量子电脑与量子技术的新平台。相关研究发表于《自然》（Nature）期刊。
尽管2024年已确认'铂铋二'表面存在超导特性，但最新研究揭示其表面电子配对方式与传统铜氧化物高温超导体的'四重对称性'（d波）截然不同，而是首个被证实具有'六重对称性'（i波）的超导体。
研究团队指出，这种异常源于材料特殊的拓扑性质。该性质使部分电子被严格限制在晶体上下表面，且拓扑保护状态极其稳定，除非改变晶体结构或施加强磁场，否则电子状态难以被破坏。
'铂铋二'的独特之处在于，无论晶体尺寸如何变化，其表面束缚电子始终与内部电子匹配。若将晶体切割，新暴露的表面会立即形成相同束缚电子。低温下表面电子开始配对并可无阻力移动，但内部电子仍保持普通金属特性。研究人员将其结构比喻为'天然的超导三明治'。
更令人惊奇的是，该材料表面边缘存在难以捉摸的天然'马约拉纳粒子'。这些粒子被视为构建容错量子位元（qubit）的理想材料。马约拉纳粒子成对出现，若分离可抵抗环境杂讯，这是拓扑量子运算的核心关键。
由于'铂铋二'的异常超导电性及边缘束缚的马约拉纳粒子已被发现，研究人员正致力于控制这些效应。策略包括改变材料厚度使其从导电金属转变为绝缘体，或施加磁场让马约拉纳粒子迁移。
研究团队强调，目前认为少数材料具有拓扑超导性（topological superconductor, TSC），但缺乏有力实验证据，而'铂铋二'是实际的拓扑超导体。这为生产马约拉纳粒子提供了新途径，而该粒子一直是凝聚态物理领域长期追求的目标。
论文作者、德国德勒斯登莱布尼茨固体与材料研究所的谢尔盖‧鲍里（Sergey Borisenko）博士表示，'铂铋二'是一种拓扑超导体，其表面电子配对方式与传统超导体不同，但其形成机制尚不明确。
IFW理论固体物理研究所所长杰罗恩‧范登布林克（Jeroen van den Brink）补充称，理论计算显示'铂铋二'的拓扑超导性会自动产生马约拉纳粒子，且可人为制造台阶边缘以获得所需粒子。