高温超导中宏观量子相干性的起源

本文提出了一种新的理论方法，用于研究 p 型（空穴掺杂）铜氧化物中的宏观量子相干性和超导性。该理论包含了能够解释在这些材料中观察到的超导相和赝能隙相中电子对耦合机制及其相互关系的机制。超导相中的电子对耦合是由静态掺杂剂产生的局部量子势所促进的，这一机制解释了实验观察到的最佳掺杂水平以及相关的临界温度峰值。相比之下，有证据表明，贡献于赝能隙的电子主要由由掺杂剂的分形排列诱导的分形自旋波（fractons）耦合而成。在另一个层面上，该理论为理解由掺杂剂的分形分布产生的宏观量子势的出现提供了新见解。这进而导致了相干的宏观自旋波的出现以及第二个相关的宏观量子势的产生，后者可能由电荷序支持。这些量子势扮演了两个关键角色。第一个涉及将分形网络中预期的扩散过程（通常与安德森局域化相关）转变为电子对相干性。第二个涉及促进局域化电子对之间的隧穿。这些综合效应导致在最佳掺杂下超导相和赝能隙相合并为单一的相干凝聚态。关于从扩散到量子跃迁的基础理论得到了相干随机激光的支持，后者可以用类似的方法进行解释。最后一步是概述了一个实验方案以验证该理论，并提出了一种提高电子对凝聚态在更高温度下稳定性的新方法。