1月12日，《自然》發(fā)表了電子科技大學的一篇研究論文，題為《玻色子體系中的奇異金屬態(tài)》（Signatures of a strange metal in a bosonic system）。該研究首次在高溫超導體中發(fā)現(xiàn)并證實了玻色子奇異金屬。這是電子科技大學團隊繼2019年在《科學》雜志首次報道發(fā)現(xiàn)量子金屬態(tài)后，在量子科技領域取得的又一重大發(fā)現(xiàn)。

該研究主要由電子薄膜與集成器件國家重點實驗室李言榮院士團隊完成，博士生楊超為第一作者，熊杰教授為第一通訊作者。團隊與美國布朗大學James M. Valles Jr 教授，北京大學謝心澄院士、王健教授，北京師范大學劉海文研究員，四川大學等合作者成功突破費米子體系的限制，首次在玻色子體系中誘導出奇異金屬態(tài)。

據了解，宇宙中的基本粒子分為費米子與玻色子兩種。其中，人類社會目前賴以生存的電子工業(yè)與器件發(fā)展主要基于費米子體系。但由于能耗高、損耗大，物理尺寸已近極限，面臨性能持續(xù)提升的瓶頸問題，無法滿足快速增長的信息傳輸需求。

而以高溫超導體為代表的玻色子器件，具有完美的零損耗能量傳遞特性，有望帶來電子信息工業(yè)的革命性變化。

YBCO納米網孔薄膜中量子金屬-絕緣體量子相變點附近的奇異金屬態(tài)

摘要講述，費米液體理論形成了我們對大多數(shù)金屬的基本理解，其電阻率來自界限分明的散射粒子的速度。在低溫極限下,特定時間長度的倒數(shù)與溫度的平方成正比。然而，不同的量子材料，特別是高溫超導體，表現(xiàn)出在溫度下線性散射率的奇異金屬行為，偏離了這個中心范式。奇異金屬，與普通金屬不同，其電阻率與溫度成正比，存在于銅基高溫超導體中，是一種電子之間量子高度糾纏的新物質狀態(tài)。

研究人員展示了在玻色子系統(tǒng)中，準粒子概念不適用的情況下，奇異金屬所具有的顯著特征。團隊通過在高溫超導釔鋇銅氧（YBCO）薄膜中精準構筑納米網孔陣列，實現(xiàn)了對玻色子相干性、耗散能等物性的跨尺度調控，在量子相變臨界區(qū)發(fā)現(xiàn)了電阻隨溫度與磁場線性變化的奇異金屬態(tài)。

YBCO納米網孔薄膜

同時，低于超導臨界溫度時，體系霍爾電阻急劇減少為零，并且存在與庫珀電子對相關的h/2e超導量子磁電阻振蕩，證明體系的載流子是玻色子。進一步通過標度分析，發(fā)現(xiàn)玻色子奇異金屬的電阻由溫度與磁場簡單的線性相加決定，證明了電阻在量子臨界區(qū)與體系內在的能量尺度無關，滿足標度不變的關系，揭示了玻色子在量子臨界區(qū)存在奇異的動力學行為；建立了玻色子奇異金屬的完備相圖，闡釋了玻色系統(tǒng)耗散量子相變的物理圖像。

團隊通過將奇異金屬現(xiàn)象學擴展到玻色子系統(tǒng)，得到這一研究結果——有一個超越粒子統(tǒng)計學的基本原理在控制著粒子的傳輸。

國際物理學家、美國科學院院士Chandra M. Varma發(fā)表專題評論文章，高度評價玻色子奇異金屬的發(fā)現(xiàn)是凝聚態(tài)物理領域的重大突破?！蹲匀弧穼徃迦嗽u價此研究是引領量子理論發(fā)展的變革性成果?！蹲匀弧吩u價這項研究突破了現(xiàn)有對奇異金屬態(tài)與無序超導體的認知框架，將推動凝聚態(tài)物理學領域向前邁出一大步。

這一發(fā)現(xiàn)為理解凝聚態(tài)物理中奇異金屬的物理規(guī)律、揭示奇異金屬的普適性、完善量子相變理論奠定了重要的科學基礎；對揭示耗散效應對玻色子量子相干的定量影響，推動未來低能耗超導量子計算以及極高靈敏量子探測技術的發(fā)展，具有重要的理論和實際意義。