通过巧妙地运用计算技术，科学家们在理解“伪能隙”方面取得了突破，伪能隙是量子物理学中一个长期存在的谜题，与超导性密切相关。这项发现发表在《科学》杂志上，将有助于科学家们探索室温超导性，这是凝聚态物理学的圣杯，它将实现无损电力传输、更快的 MRI 机器和超高速悬浮列车。
某些包含铜和氧的材料在相对较高(但仍然很冷)的零下 140 摄氏度以下的温度下表现出超导性(电流无阻力流动)。在更高的温度下，这些材料会进入所谓的伪能隙状态，有时它们表现得像普通金属，有时则更像半导体。
科学家发现，所有所谓的高温超导材料中都存在赝能隙。但他们并不清楚赝能隙为何或如何出现，也不知道当温度降至绝对零度(零下 273.15 摄氏度，即分子运动停止的无法达到的最低温度下限)时，赝能隙是否仍然存在。
这项研究的共同作者、Flatiron 研究所计算量子物理中心主任安托万·乔治 (Antoine Georges) 表示，通过更好地了解赝能隙的出现方式以及它与绝对零度超导材料的理论特性的关系，科学家们对这些材料有了更清晰的认识。
“就好像你看到一片风景，周围一片雾蒙蒙，以前你只能看到几座山谷和几座山峰，”他说。“现在雾正在消散，我们可以看到更多的全景。这真是一个令人兴奋的时刻。”
量子物理学家可以用模拟材料中电子行为的计算方法来研究伪隙等状态。但由于量子纠缠，这些计算极其困难，在量子纠缠中，电子会连接在一起，即使分离后也无法单独处理。对于几十个以上的电子，直接计算所有粒子的行为是不可能的。
“计算这些材料的性质极具挑战性——你无法用你能想到的最强大的计算机精确模拟它们，”乔治斯说。“你必须求助于巧妙的算法和简化的模型。”