El equipo de investigación liderado por el profesor Zeng Changgan y el profesor especial Cheng Guanghui de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en colaboración con otros colegas, logró por primera vez la superconductividad mejorada por fluctuaciones del vacío mediante una "cavidad oscura". El resultado de la investigación se publicó en Nature el 19 de agosto.

En el mundo de la electrodinámica cuántica, el vacío no está vacío, sino que está acompañado de la continua creación y aniquilación de partículas virtuales, como un "océano" dinámico lleno de fluctuaciones del vacío. Sin embargo, las fluctuaciones del vacío en el espacio libre suelen ser débiles y difícilmente pueden producir efectos observables en sistemas de materia condensada macroscópicos. Cómo convertirlas en un recurso para controlar estados cuánticos de la materia es una cuestión importante en el campo interdisciplinario de la física de la materia condensada y la electrodinámica cuántica de cavidades.

El equipo de Zeng Changgan había llevado a cabo previamente la regulación del efecto de las fluctuaciones del vacío en sí, logrando una transición reversible de la fuerza de Casimir de atractiva a repulsiva. Esto inspiró al equipo a reflexionar más a fondo: ¿es posible utilizar las fluctuaciones del vacío para lograr un ajuste controlable de estados cuánticos macroscópicos de la materia? Para ello, el equipo de investigación introdujo una "cavidad oscura" formada por resonadores de anillo dividido de terahercios, mejorando significativamente las fluctuaciones del vacío mediante la remodelación del entorno electromagnético. El equipo insertó el superconductor diseleniuro de niobio en la cavidad oscura y descubrió que la temperatura crítica superconductora del diseleniuro de niobio en la cavidad oscura aumentaba sustancialmente. En dispositivos de diseleniuro de niobio de seis capas, la temperatura crítica aumentó hasta un 5,4%. Además, la corriente crítica y el campo magnético crítico del superconductor también aumentaron significativamente cerca de la transición superconductora. Esta es la primera observación experimental a nivel internacional de la superconductividad mejorada por fluctuaciones del vacío.

Mediante experimentos de control estrictos, el equipo descartó factores convencionales como la deformación, la degradación y la no uniformidad. En particular, los experimentos revelaron que el efecto de mejora superconductora presenta una dependencia de tipo pico resonante con la frecuencia característica de la cavidad oscura, lo que proporciona evidencia clave para el acoplamiento entre el estado superconductor y la cavidad oscura.

Los investigadores indicaron que este estudio, mediante la ingeniería de las fluctuaciones del vacío en cavidades, logró una mejora no contactada y sin excitación externa del estado estacionario superconductor, ofreciendo nuevas ideas para explorar los mecanismos de la superconductividad y diseñar nuevos dispositivos superconductores. Este nuevo "interruptor sin contacto" tiene un gran potencial para aplicarse en el control de estados cuánticos de la materia.