据 meiguo.com 于 2025 年 12 月 23 日收到的消息 ‣ 今年，两个独立研究团队在菱面体石墨烯和二碲化钼两种二维材料中观测到超导性与磁性同时存在的现象。这一发现挑战了传统观点——磁场会破坏超导体中库珀对的配对。

麻省理工学院的森蒂尔·托达德里团队在《美国国家科学院院刊》发表论文，提出在特定条件下电子会分裂成称为任意子的准粒子。这些任意子能够像普通电子一样配对流动，形成一种全新的超导形式。如果理论得到实验验证，将重写超导物理学教材，并可能为构建更稳健的量子计算机提供新路径。

任意子是一种只在二维系统中出现的准粒子，既不同于玻色子也不同于费米子。它们不是基本粒子，而是电子在强相互作用下分裂出的携带部分电荷的碎片。过去在强磁场下的分数量子霍尔效应中已观察到此类现象，而今年在二碲化钼中出现的分数量子反常霍尔效应表明，即便没有外加磁场，任意子也能在材料内部自发产生的磁性环境中形成。

托达德里团队进一步指出，任意子的行为取决于其携带的电荷比例。二碲化钼中可能出现两类任意子：一种携带三分之一电荷，另一种携带三分之二电荷。当三分之二电荷的任意子占主导时，材料内部形成微妙的量子平衡，使原本受阻的任意子能够集体运动，产生无阻力的超电流。

这种机制与传统库珀对形成方式类似，却本质上不同。传统超导需要电子配对并且对磁场极其敏感，而任意子超导依赖于电子碎片的配对，并且需要磁性环境来维持配对的稳定，磁场反而有助于超导的实现。

在量子计算领域，任意子超导被视为实现拓扑量子比特的潜在途径。信息可以编码在任意子集体的拓扑属性中，对局部噪声具有天然免疫力。若任意子超导能够在石墨烯或二碲化钼等易于制备的材料中实现，将大幅降低制造拓扑量子计算机的技术门槛。

实验验证仍面临挑战。托达德里团队预测，在特定电子密度下，任意子超导会在材料内部形成漩涡状的超电流图案。验证该预言需要将二维材料冷却至极低温，精确调控电子密度，并使用扫描隧道显微镜或超导量子干涉仪等高分辨率手段探测超电流的空间分布。

虽然理论尚未被完全证实，但其内部自洽性和与已有实验观测的吻合度为研究者提供了强大动力。若未来实验能够确认任意子超导的存在，势必为量子材料科学和下一代量子技术打开新篇章。

综合自网络信息