量子浮选的实验过程

研究小组进行了一次实验演示来证明他们的发现。科学家们使用了一个单一的蓝宝石芯片(就像英国凯特王妃佩戴的蓝色宝石戒指一样)，然后在芯片上覆盖一层薄薄的物质，称为钇钡铜氧。钇钡铜氧是著名的高温超导体，属于第二类超导体。它是第一种超导温度高于77K的材料，这意味着它的转变温度高于液氮的沸点，可以用相对便宜的液氮冷却，而此前发现的超导体必须用液氦或液氢冷却。最近，钇、钡、铜、氧在科创中心联盟年会上赢得了各种关注。如图1所示，用液氮冷却外面有钇钡铜氧的蓝宝石晶片后，晶片表面释放出冷雾，让整个实验看起来很刺激。

钇钡铜氧等高温超导体在实际应用中可以作为磁共振成像和磁悬浮设施。但由于Y-Ba-Cu-O单晶的临界电流密度很高，多晶的临界电流密度很低(处于超导状态时只能通过很小的电流)，而且这种材料非常脆，传统方法无法很好地保留其超导特性。然而，YBCO可以抑制腐蚀、与聚合物的粘附和成核，并制备有机超导体、绝缘体和超导体隧道结。像其他超导体一样，YBCO在转变温度会有梅斯纳效应。在一定温度以下，YBCO变得抗磁性，内部磁通为零，所以磁力线无法进入超导体，超导体排斥体内的磁场，所以此时超导体表面的任何磁铁都会浮起。这为上述实验提供了可能。

这个实验发现主要是基于超导体和磁体的关系，即两者之间携带的电子相互排斥，在接触的瞬间会相互排斥。由于实验中使用的覆盖有钇钡铜氧的蓝宝石晶片非常薄，磁铁的电磁波可以瞬间穿透晶片上的薄弱点，即晶片上的通量管。物质中的通量管具有这样的性质，当外界磁场强度逐渐增强时，通量管所占物质的比例也随之增加，直到所有通量管完全重叠，物质的超导性才完全消失。位于超导体材料中的通量管还可以让材料漂浮、旋转，甚至在半空中移动，这完全就像魔术师的专利。