Fysiker har upptäckt en subtil magnetisk ordning inom pseudogapfasen i kvantmaterial, vilket potentiellt förklarar vägen till supraledning. Med en ultrakall kvantsimulator observerade forskare ihållande magnetiska mönster som stämmer överens med pseudogapets bildningstemperatur. Detta fynd kan främja utvecklingen av högtemperatursupraledare för energieffektiva teknologier.
Supraledning, fenomenet där material leder elektricitet utan motstånd, lovar att revolutionera kraftöverföring och kvantdatorer. Ändå involverar övergången till detta tillstånd i högtemperatursupraledare ofta en mystisk mellanfas kallad pseudogap, där elektroner uppvisar onormalt beteende och minskad ledningsförmåga. En ny studie utmanar länge hållna åsikter om detta pseudogap. Forskare fann att även efter dopning – borttagning av elektroner för att förändra materialet – som stör den uppenbara magnetiska ordningen, består ett dolt, universellt magnetiskt mönster vid extremt låga temperaturer. Detta mönster speglar nära den temperatur då pseudogapet uppstår, vilket tyder på att magnetism spelar en avgörande roll i att förbereda scenen för supraledning. Upptäckten kommer från experiment som simulerar Fermi-Hubbard-modellen med litiumatomer kylda till miljarderdelar av en grad över absolut noll i ett optiskt gitter format av lasrar. Med ett kvantgasmikroskop fångade teamet över 35 000 bilder av enskilda atomer, och avslöjade korrelationer bland upp till fem partiklar – långt bortom typiska parfokuserade studier. «Magnetiska korrelationer följer ett enda universellt mönster när de plottas mot en specifik temperatur-skala», sade huvudförfattaren Thomas Chalopin vid Max Planck Institute of Quantum Optics. «Och denna skala är jämförbar med pseudogap-temperaturen, punkten då pseudogapet uppstår.» Arbetet bygger på teoretiska förutsägelser från en Science-artikel från 2024 och involverade samarbete mellan experimentalister vid Max Planck Institute i Tyskland och teoretiker vid Center for Computational Quantum Physics i New York, ledd av Antoine Georges. «Det är anmärkningsvärt att kvantanaloga simulatorer baserade på ultrakalla atomer nu kan kylas ner till temperaturer där intrikata kvantkollektiva fenomen visar sig», noterade Georges. Resultaten, publicerade i Proceedings of the National Academy of Sciences 2026, ger en referenspunkt för pseudogap-modeller och belyser värdet av teori-experiment-partnerskap i undersökningen av kvantmateria.
