麻省理工發現了一種全新的物質形態——任意子超導，如果得到全面驗證，這將可能是通往容錯量子計算的“聖杯”，為量子物理教科書增加新的章節。
2025年12月19日，麻省理工學院（MIT）物理學家團隊剛剛在著名的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表了一項顛覆性成果。由物理學教授Senthil Todadri 和博士生Zhengyan Darius Shi 領導的研究，終於解開了困擾物理學界一整年的謎題：為什麼在轉角二碲化鉬（tMoTe₂）這種材料裡，超導和磁性這兩個“死對頭”竟然能同床共枕？
在凝聚態物理的傳統認知裡，超導和磁性是絕對的“世仇”。
超導體喜歡“成雙成對”，電子必須兩兩結成“庫珀對”才能無阻力流動；而磁性喜歡“唯我獨尊”，強大的磁場會強行扭轉電子自旋，把庫珀對硬生生拆散。所以在過去幾十年裡，物理學家的常識是：只要有磁性，超導就得死。
但在2024到2025年間，劇情反轉了。兩個獨立的實驗團隊先後在菱方石墨烯和轉角二碲化鉬中，居然同時觀測到了超導態和磁性的共存。
這就像是你把一塊冰扔進滾燙的油鍋裡，冰塊不僅沒化，反而還更堅硬了。
整個物理學界都懵了：這不科學。除非，在這個舞台上流動的，根本就不是我們熟悉的那個“電子”。
MIT 理論團隊揪出了幕後真兇：任意子（Anyons）。
在這個三維宇宙中，粒子通常只分兩派：喜歡獨處的費米子（如電子）和喜歡群居的玻色子（如光子）。但在二維的扁平世界裡（比如單原子層厚的材料），量子規則變得“隨心所欲”（Anything goes），於是誕生了第三種粒子——任意子。
MIT 的計算表明，當材料處於一種特殊的量子狀態（分數量子反常霍爾效應，FQAH）時，電子會發生“精神分裂”。一個電子不再是一個整體，而是分裂成了帶有分數電荷的碎片。
這就是破局的關鍵。
研究團隊發現，這種“碎片化”也是看運氣的。在晶格填充數為ν=2/3的特殊節點上，系統面臨兩個選擇：
- 向左走（少一點）：如果你得到的碎片帶1/3的電荷，它們會像一盤散沙，雖有量子效應，但最終會變成一種奇怪的絕緣體（重入整數量子霍爾態），電流根本通不過。
- 向右走（多一點）：如果你得到的碎片帶2/3的電荷，奇蹟發生了。
這群帶2/3 電荷的任意子，雖然本性頑固、互相排斥（物理學上叫“阻挫”），但在特定濃度下，它們會突然“想通了”。它們打破了量子的枷鎖，像庫珀對一樣配對，形成一種宏觀的超流體。
即使在磁性環境中，這群任意子也能無視磁場的干擾，形成超導電流。
這解釋了實驗中那個令人費解的不對稱現象：為什麼在填充數2/3 的一側是超導，另一側卻是絕緣體？因為粒子和空穴的命運，從一開始就被寫進了不同的劇本里。
為了讓這個理論更加無懈可擊，MIT 團隊還預言了一個極具懸念的中間狀態。
在系統徹底變成超導體之前，它會先進入一種詭異的“反常渦旋玻璃”（Anomalous Vortex Glass）狀態。
也就是說，在沒有外加磁場的情況下，超導體內部自發產生了無數微小的漩渦。這些漩渦有的順時針轉，有的逆時針轉，總和為零，就像無數個微型颶風被凍結在玻璃裡。
這不僅僅是理論推演，更是給實驗物理學家留下的“藏寶圖”。如果未來的實驗能探測到這種違背直覺的“玻璃態”，那麼MIT 的理論將毫無爭議地封神。
如果這種由任意子驅動的超導機制被完全掌控，我們要做的第一件事就是利用它來製造拓撲量子比特。這種量子比特將比現在的技術穩定得多，因為它本身就受到拓撲性質的保護，不會輕易因為外界干擾而出錯。
曾經，把電子切碎是天方夜譚；曾經，磁性與超導共存是離經叛道。
而現在，在這個二維的量子舞台上，1除以3不等於0.333…，它等於一個新的宇宙。
參考文獻：
- Shi, ZD 和 Senthil, T. (2025)。任意子離域轉變出無序分數量子反常霍爾絕緣體。美國國家科學院院刊
- Shi, ZD 和Senthil, T. (2025)。arXiv 預印本 arXiv:2506.02128
- 麻省理工學院新聞辦公室。 （2025）。任何事情都會發生的“任意子”可能是令人驚訝的量子實驗的根源。
