真空涨落增强超导示意图。（中国科学技术大学供图）

记者8月19日从中国科学技术大学获悉，中国科大教授曾长淦、教授程广珲领衔的研究团队，联合上海交通大学副教授蒋庆东、麻省理工学院教授弗兰克·维尔切克等合作者，在量子物态调控领域取得重要进展：首次利用暗腔实现了真空涨落增强超导。相关成果19日发表于国际学术期刊《自然》。

在量子电动力学世界中，真空并非空无一物，而是伴随虚粒子的不断产生与湮灭，犹如充满真空涨落的动态“海洋”。然而，自由空间中的真空涨落通常较弱，难以对宏观凝聚态体系产生可观测影响。如何将其转化为调控量子物态的资源，是凝聚态物理与腔量子电动力学交叉领域的重要课题。

为此，曾长淦、程广珲团队引入太赫兹分裂环谐振器构成的暗腔，通过重塑电磁环境显著增强真空涨落。研究团队将超导体二硒化铌嵌入暗腔，发现暗腔中二硒化铌的超导临界温度获得实质性提高。在六层二硒化铌器件中临界温度最高提升5.4%。同时，超导体的临界电流和临界磁场在超导转变附近也显著增强。这是国际上首次实验观测到真空涨落增强超导。

通过严格对照实验，团队排除了应变、退化、非均匀性等常规因素。特别是，实验发现超导增强效应随暗腔特征频率呈现共振峰形依赖关系，为超导态与暗腔耦合提供了关键证据。

理论上，蒋庆东研究组与弗兰克·维尔切克提出超导态与暗腔交换虚光子，降低超导态能量，从而增强超导。当腔模的特征能量与超导材料的低能涨落能量相匹配时，超导增强效应最强。

相关研究通过腔体工程化调控真空涨落，实现了对超导稳态的无外部驱动、非接触式增强，为探索超导机理与设计新型超导器件提供了新思路。这一全新 “非接触式旋钮”有望广泛应用于量子物态调控。