超导体根据磁场响应特性可分为第一类与第二类两类，长期以来，时间反演对称性破缺这一奇异量子效应被认为仅存在于少数非常规第二类超导体中，是区分奇异超导态的重要特征。

超导体介绍

超导体是一类在极低温环境下实现零电阻导电、并能排斥磁场的材料。

依托独特的量子结构，它还能展现磁悬浮等奇妙现象。

长久以来，物理学家发现了两类划分超导体的方式：按电子配对机制，分为常规与非常规超导体；

按对磁场的响应，则分为第一类、第二类超导体。

第一类超导体会完全排斥磁场；

第二类超导体则允许磁场以磁通涡旋的形式渗入材料内部。

过去科学界一直认为：时间反演对称性破缺只出现在少数非常规的第二类超导体中。

时间反演对称性（TRS）是一条基础物理准则：如果把时间正向、反向推演，物理系统的行为保持不变。

一旦该对称性被打破，材料进入超导态时，就会自发产生微弱的内部磁场。

在此发现之前，所有已知能实现时间反演对称性破缺的超导体，全部属于第二类。

打破固有认知的超导体

印度科学教育与研究学院（IISER）博帕尔分校 Anshu Kataria 团队领衔的国际研究团队，分析并描述了该材料独特的电学与量子特性，该成果未来有望推动量子计算机的设计改良。

研究人员合成了二锑化镱（YbSb₂）单晶，利用 X 射线确定材料的化学纯度与复杂晶体结构；

这种晶体结构在常规以及非常规超导体中都很常见，能够孕育各类量子行为。

青色球体代表镱（Yb），古铜色球体代表锑（Sb）

实验介绍

研究团队将晶体降温至接近绝对零度（约 - 272 ℃），利用 μ 子自旋谱开展探测：μ 子是一类亚原子粒子，如同微小磁体，是探测材料内部极弱磁场的高灵敏度探针。

测试证实该材料属于第一类超导体，但当它进入超导相时，晶体内部自发出现了内禀磁场。

这正是时间反演对称性发生破缺的关键实验证据 —— 若对称性保留，这类自发磁场不会凭空产生。

研究认为，这种自发磁场来源于一种特殊的超导相：内部反对称非幺正三重态（INT）。

不同于传统超导里的自旋单重态库珀对，该体系中电子形成自旋三重态配对，配对电子来自不同能量轨道，整体带有净磁矩，无需外磁场就能打破时间反演对称性。

科学价值

基于低能有效模型的计算进一步预示：这种 INT 态能够承载无能隙马约拉纳表面模，意味着 YbSb₂可能具备拓扑超导特性。

在低温下，材料体态实现超导、电流无损耗传输；

材料表面则会出现马约拉纳准粒子，这种粒子的反粒子就是自身。

拓扑量子材料最大的价值，在于保护量子信息，降低热扰动、电磁噪声带来的干扰。

这类外界扰动极易破坏量子纠缠，让量子计算失效。

而本次在第一类超导体中找到拓扑超导的可能性，颠覆了过去的固有认知，为基础凝聚态物理研究开辟全新方向，也为下一代容错型量子计算机的设计提供新思路。

Publication details

Anshu Kataria et al, Observation of Time-Reversal Symmetry Breaking in the Type-I Superconductor YbSb2, Physical Review Letters(2026). DOI: 10.1103/drzq-lfn5. On arXiv: arxiv.org/abs/2601.07460

END

参考文章：

https://www.sciencealert.com/physicists-find-a-superconductor-that-breaks-the-symmetry-of-time-a-first-for-its-kind

https://phys.org/news/2026-10-scientists-superconductor-reversal-symmetry.html

声明：本文内容仅代表作者个人观点，与本站立场无关。

如有内容侵犯您的合法权益，请及时与我们联系，我们将第一时间安排处理。