中国旅美科学家冉升和他所属的项目团队，在一种“老”材料身上发现了“新”特性，给超导和量子计算实用化带来了全新的希望。2019年9月份《自然》刊发了他们的成果，引起科技界的强烈关注，中文网刊纷纷跟进报道，其本科母校复旦大学华府校友会也请冉升做专题讲座。近日冉升所属的美国国家标准研究院刊登了他的博客文章，对他们团队的发现做了有趣的介绍。
冉升，中国上海复旦大学物理系04级2008年毕业，同年赴美，于2013年在艾奥瓦州立大学取得物理博士学位。读博期间和拿到学位之后，于2009-2014年在位于该校的能源部埃姆斯实验室担任研究助理。2014年至2017年在加州大学圣地亚哥分校做博士后研究。从2017年9月至今，在马里兰大学的量子材料中心（Quantum Materials Center）和位于马大的国家标准研究院中子研究中心（NIST Center for Neutron Research）分别从事博士后研究和担任访问学者。
在冉升的博文里，他形容他们团队的工作就像玩巧克力糖果机，事先并不知道从机器里掉出来的会是什么。如同自然界总是出其不意地揭示其奥秘一样，科研出成果的时候，往往也是令人惊喜的时刻。
冉升当时在研究铀的碲化物，化学分子式是U7Te12，不知什么原因，他们合成得到的总是二碲化铀（UTe2）。因为UTe2包含铁磁元素铀，过去人们预期它在低温下可能显示铁磁性。但是在以往的研究中，温度最低到了绝对温度1.8度（摄氏零下271.4度），仍然没有观察到铁磁性。冉升的实验室可以实现更低的温度。于是他将二碲化铀单晶继续降温，令人惊奇的事情发生了：UTe2既没有变成顺铁磁体，也没有成为反铁磁体，而是成了超导体！二碲化铀的超导性能发生在绝对温度1.6度以下，前人只要把温度降低0.2度，冉升就无缘成为UTe2超导性能的发现者了。
还有一个出乎意料之外的是外加磁场对上述二碲化铀超导性能的影响。通常在一定磁场强度即临界场强下，超导体的超导性会消失，除非继续降低其温度。二碲化铀是斜方晶系的晶体，三个方向上的临界场强不同。冉升的实验表明，二碲化铀的临界场强大约为30特斯拉（T），一个T的磁场强度大约是冰箱贴的100倍，说明UTe2的超导性能具有很强的抗外界磁场干扰的能力！
接下来才是关键。超导体的量子力学解释是：在一定条件下比如低温，两个电子之间的引力超过了它们之间的斥力，形成一对，以BCS理论提出者之一命名为库帕对。它们携手穿越导电体的时候如入无人之境，阻力几乎为零，是为超导。通常库帕对的两个电子自旋方向相反，因此其合成磁场为零。但是也存在两个电子自旋方向相同的库帕对，它们对应的是所谓自旋三重态。目前已知的上万种超导体当中，只有不到一打可能具有自旋三重态超导性能。冉升从UTe2超导体具有极强的抗磁场干扰能力，想到它可能是自旋三重态，因为只有两个电子自旋方向相同，外加磁场才难以将它们拆开。冉升他们的合作团队用核磁共振对UTe2进行了测试，发现它确实是罕见的自旋三重态超导体！这种特别的材料因为具有超强的量子态抗干扰能力，对量子计算机量子比特稳定性至关重要，它有可能像电子计算机芯片的硅一样，成为打造未来量子计算机的基础材料。
为了进一步了解外加磁场对二碲化铀超导性能的影响，冉升的团队到佛罗里达州国家高强度磁场实验室对它进行了测试，发现当外加磁场超过临界场强、超导被破坏之后，继续加大磁场会重新恢复它的超导功能！这又是一个意外，因为本来磁致超导就十分罕见，仅仅出现在极少数铁磁材料中，但是UTe2如前所述，却不具有铁磁性。而且，继续提高外部磁场强度，二碲化铀的超导性会再次出现破坏——恢复循环，现有的超导理论完全无法解释这一现象。
总而言之，冉升及其团队的工作，不仅是超导领域的一项突破，可能对量子计算机的实际运用产生重大影响，而且对超导理论提出了新的挑战。冉升不仅是一位严谨的科学工作者，而且他还潜心钻研佛教地藏气功，在艾奥瓦大学期间创建了该校的地藏气功俱乐部。如果不忌讳玩笑的话，二碲化铀的超导之谜，现在还隐在地藏之气当中，等待着冉升及其同道将其释放。