超导穹顶的左侧翼——从欠掺杂或低压侧一直到峰值Tc的区域——对于解读高温超导机制至关重要。这一区域的特征是磁序、电荷序和结构序等之间的紧密纠缠。虽然这种复杂性启发了包括磁涨落、强电子关联等众多以电子为中心的有影响力的理论范式，但也加剧了达成共识的难度，使得高温超导的微观机制几十年来仍迷雾重重。
近些年，高压超导体的研究为理解高温超导开辟了新的可能性。超导穹顶在峰值Tc处的尖锐转折使得结构相变成为关注焦点。在此类体系中，核量子效应会通过改变结构边界来重塑超导相图。一个典型的例子是H3S，相对于经典预测，考虑核量子效应会显著降低氢键对称化的压力，将整个超导穹顶移入对称性高的Im-3m相。这直接挑战了此前尖锐转折两边分属两种结构的两相解释，足见其重要性。随着非常规超导材料家族的不断壮大以及第一性原理方法的进步，我们开始有能力逼近真实材料的微观细节，并把过去简化甚至忽略掉的因素——尤其是原子核即晶格自由度的丰富物理——重新纳入认真地考量。
针对此问题，6163银河线路检测中心李新征课题组开展了系统性地研究工作。早期工作建立了在第一性原理框架内严格纳入核量子多体效应的理论计算方法，提出晶格量子无序（Lattice Quantum Disorder，LQD）理论[Phys. Rev. Lett. 134, 246401 (2025)]。在LQD相区域，量子涨落（表现为原子核隧穿）稳定了一个高对称性的量子无序态，并可能具有超越传统声子图像的晶格动力学。该早期工作不仅重新定义了结构相图，也直接推动了最近对LQD与超导穹顶左侧翼未解物理之间联系的研究。
在目前的这项最新进展中，研究团队发现穹顶左侧翼的超导转变与LQD相的量子有序无序相变边界在两种具体的材料中直接重合。团队的理论研究采用路径积分分子动力学（PIMD）从第一性原理出发处理核量子多体效应，用PIMD的平均力质心势构建的自由能面来确定LQD相的相边界。通过这种方法获得的边界与超导穹顶的左侧翼高度一致。该LQD相的压强范围随温度升高而逐渐削减，其最高温度对于H3S位于约220 K（图1），对于D3S位于约160 K（图1），对于La3Ni2O7位于约77 K（图2）。这些值与各自观测到的最高超导转变温度一致。同时，该PIMD边界与传统分子动力学（MD）给出的经典边界还共同划定了一个三角形的LQD相区域（图3）。
图1. H3S体系的LQD相。(a) 晶格量子无序的示意图；(b) PIMD方法得到的晶格运动的激发谱；(c) 不同温度压强下，软模在Γ点的频率值；(d) 对于H3S和D3S，LQD相左边界和超导穹顶左侧翼一致，且LQD相最大温度和最高超导温度一致。
图2. La3Ni2O7体系中，LQD相左边界和超导穹顶左侧翼一致，且LQD相最大温度和最高超导温度一致。
考虑到这些计算的第一性原理特征，这些联系是针对实际材料的。因此，这些结果不仅表明超导完全发生在高对称相内，也建立了LQD相与超导Tc之间的直接联系（图1-3）。此外，它还强烈暗示着类似LQD这种内在蕴含着一种不稳定序的量子相内的元激发可能提供一种新型的配对机制。这也可以为人们理解非常规超导提供一个全新的思路。该研究成果于2026年10月1日以“Unconventional Superconductivity from Lattice Quantum Disorder”为题，在线发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 137, 146001 (2026))期刊上。6163银河线路检测中心博雅博士后朱禹丞（现剑桥大学玛丽居里博士后）为论文的第一作者，李新征教授为通讯作者，曾嘉熙博士（现米兰大学博士后）也对此工作做出了重要的贡献。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持，计算资源由6163银河线路检测中心超算中心提供。
原文链接：https://doi.org/10.1103/r8fj-4t94
图3. LQD和非常规超导之间联系的示意图。
