在過(guò)去的十年間人們通過(guò)理論預(yù)測(cè)認(rèn)為，單色光能夠激發(fā)生成一種稱之為Floquet的非平衡量子態(tài)，但是這種量子態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)材料的激發(fā)光譜、拓?fù)湫再|(zhì)快速進(jìn)行調(diào)控，因此人們展開了非常廣泛的研究，嘗試在物理器件中產(chǎn)生Floquet量子態(tài)。
但是，目前通常人們只能產(chǎn)生瞬態(tài)的Floquet量子態(tài)。比如，激光脈沖能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)產(chǎn)生Floquet量子態(tài)，但是產(chǎn)生的量子態(tài)壽命僅僅幾個(gè)ps（1 ps=10-12 s）。
在光子或者超冷物理體系中，由于熱效應(yīng)導(dǎo)致量子態(tài)變?yōu)闊o(wú)特征的平凡態(tài)，無(wú)法形成長(zhǎng)壽命Floquet量子態(tài)。瞬態(tài)Floquet量子態(tài)導(dǎo)致人們難以對(duì)Floquet量子態(tài)的物理學(xué)性質(zhì)以及操作和利用這種量子態(tài)。
有鑒于此，浦項(xiàng)科技大學(xué)Gil-Ho Lee、Gil Young Cho等報(bào)道通過(guò)向石墨烯材料構(gòu)建的Josephson超導(dǎo)器件進(jìn)行微波光照射，生成Floquet–Andreev量子態(tài)，通過(guò)光譜表征發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的Floquet–Andreev量子態(tài)是非瞬態(tài)的穩(wěn)定長(zhǎng)壽命量子態(tài)，因此為實(shí)際操作量子態(tài)提供可能性和機(jī)會(huì)。
Floquet量子態(tài)的物理學(xué)性質(zhì)通過(guò)物質(zhì)-光之間的相互作用強(qiáng)度進(jìn)行控制，通過(guò)使用太赫茲（1 THz=1012 Hz）頻率光學(xué)激光提供的高強(qiáng)度電場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高強(qiáng)度的相互作用。
作者通過(guò)吉赫茲（1 GHz=109 Hz）的微波光，這個(gè)區(qū)間的微波光產(chǎn)生的相互作用強(qiáng)度比光學(xué)激光脈沖光的強(qiáng)度顯著更低。這種電場(chǎng)導(dǎo)致較弱的熱效應(yīng)，這種熱能夠及時(shí)的被消除。同時(shí)由于使用強(qiáng)度低于激光的光，因此探測(cè)Floquet量子態(tài)需要實(shí)驗(yàn)需要更高的能量分辨率，作者通過(guò)超導(dǎo)隧穿光譜（superconducting tunnelling spectroscopy）技術(shù)解決分辨率問(wèn)題。
作者在石墨烯構(gòu)建的Josephson超導(dǎo)器件中觀測(cè)發(fā)現(xiàn)Andreev束縛態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)雙能級(jí)譜（standard two-level energy spectrum）。通過(guò)微波照射器件，觀測(cè)到Andreev束縛態(tài)的光譜能量復(fù)制，而且這種能量復(fù)制光譜能夠準(zhǔn)確的重復(fù)Floquet–Andreev態(tài)，這種量子態(tài)的表現(xiàn)了較高的壽命，在微波照射的條件能維持Floquet態(tài)。為了驗(yàn)證Floquet態(tài)的長(zhǎng)壽命特征，作者通過(guò)超導(dǎo)隧穿光譜表征驗(yàn)證導(dǎo)電規(guī)律與sum rule相符，因此驗(yàn)證在器件中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命Floquet-Andreev態(tài)。
本文通訊作者Gil-Ho Lee特別提到，這是一項(xiàng)意外發(fā)現(xiàn)。
當(dāng)前，大部分研究人員聚焦于石墨烯的透明超導(dǎo)接觸，以研究奇異的超導(dǎo)鄰近誘導(dǎo)特性。Gil-Ho Lee團(tuán)隊(duì)希望不走尋常路，所以故意去研究與石墨烯不那么透明的接觸，看看到底會(huì)發(fā)生什么。
在這項(xiàng)研究中，他們?cè)静⒉皇菫榱藢ふ?Floquet 量子態(tài)。剛開始只是為了對(duì)隧道光譜進(jìn)行概念驗(yàn)證，觀察到了Andreev束縛態(tài)。然后，他們將微波應(yīng)用于約瑟夫森結(jié)，想要看看，當(dāng)器件表現(xiàn)出Shapiro steps時(shí)狀態(tài)如何變化。就這樣，研究人員在隧道光譜中意外發(fā)現(xiàn)多個(gè)峰值，根據(jù)之前的文獻(xiàn)積累，他們意識(shí)到這些特征可能表明 Floquet態(tài)的存在。于是，他們開始與理論團(tuán)隊(duì)合作，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了極長(zhǎng)壽命Floquet 量子態(tài)這一重要成果。
Nature高級(jí)編輯TobiasR?del對(duì)這項(xiàng)研究高度贊賞，他指出，這項(xiàng)工作的亮點(diǎn)主要在于克服了二維材料中設(shè)計(jì)光誘導(dǎo)量子態(tài)的幾個(gè)關(guān)鍵難題，包括：
1）產(chǎn)生了穩(wěn)態(tài)，而不是瞬態(tài)；
2）設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)直接測(cè)量這些狀態(tài)；
3）避免了不良的加熱效應(yīng)。
這項(xiàng)技術(shù)將能夠在二維材料中產(chǎn)生新的非平衡量子態(tài)，有望對(duì)電子器件的應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。
最后，小編不得不感慨：機(jī)會(huì)，果然是留給有準(zhǔn)備的人！
意外發(fā)現(xiàn)，其實(shí)每天都有，但是真正能抓住機(jī)會(huì)的并不多。這需要我們至少滿足以下三個(gè)方面的科研素質(zhì)：
1. 不要跟風(fēng)
2. 要有敏銳的科研嗅覺
3. 看有足夠文獻(xiàn)積累，畢竟，幾乎沒有什么重大發(fā)現(xiàn)，不是站在前人的肩膀上實(shí)現(xiàn)的。
參考文獻(xiàn)：
1. Park, S. et al. Steady Floquet–Andreev states probed by tunnelling spectroscopy. Nature 603, 421–426 (2022)
DOI: 10.1038/s41586-021-04364-8
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04364-8
2. Long-lived non-equilibrium quantum states could lead to improved electronic devices, Nature 2022
https://www.nature.com/articles/d41586-022-00662-x
