近日，德国莱布尼茨固体与材料研究所(IFW Dresden)与量子材料卓越集群(ct.qmat)的研究团队在《自然》上报道了对铂铋化合物 PtBi₂ 的全新突破——在其拓扑表面态(费米弧)上观察到约 10 K 的超导转变。这是一种“最奇特”的拓扑超导体，被视为实现马约拉纳费米子、进而构建容错量子比特的理想平台。

　　实验团队首先利用角分辨光电子能谱(ARPES)精确绘制了 PtBi₂ 两个相对表面的费米弧拓扑结构，证实这些表面带在低温下呈现平坦的能带特征，且在约 10 K 时出现明显的超导能隙。随后，扫描隧道显微镜(STM)进一步捕捉到表面超导的局域谱线，显示出从 0 meV 到约 20 meV 的不均匀超导间隙，暗示该材料的表面超导具有强度可调的特性。

　　值得注意的是，PtBi₂ 的超导并非体相普遍存在，而是局限于拓扑费米弧所在的表面。这一发现突破了传统的“体超导+表面拓扑”思路，提供了一个天然的“拓扑超导—常规金属—超导体”约瑟夫森结结构，为未来的量子电路设计提供了全新材料选项。

　　在理论层面，研究者通过从头算(first‑principles)与模型哈密顿量分析，确认 PtBi₂ 属于 I 型外尔半金属，具备 12 条 Weyl 锥和相应的费米弧。i 波(l = 6)配对对称性被首次在该材料中实现，形成所谓的“拓扑节点 i 波超导”，这在已知的拓扑超导体系中极为罕见。

　　该团队还测得表面超导的临界温度约为 10 K，显著高于此前在其他外尔半金属中观察到的亚开尔文级别超导(如 0.6 K 的 γ‑PtBi₂)。更高的临界温度意味着在实际量子计算装置中更易实现冷却与控制，降低了制冷成本和技术难度。

　　从应用前景来看，表面费米弧的超导态能够托管马约拉纳零模，这是一种自旋非局域的准粒子，被认为是实现拓扑量子比特的关键。若在 PtBi₂ 表面构筑微纳尺度的约瑟夫森结阵列，理论上可实现非阿贝尔统计的量子门操作，为容错量子计算提供硬件基础。

　　此外，研究者指出，PtBi₂ 的表面超导对外部扰动(如磁场、化学掺杂)表现出相对稳健的特性。通过在 Pt 位或 Bi 位进行微量掺杂(如 R、Te、Se、Cu)，可进一步调节费米弧的电子密度和超导临界温度，为材料的可工程化提供了多条路径。

　　该成果的发布恰逢全球量子技术竞争加剧，多个国家正加速布局拓扑量子材料的研发。PtBi₂ 作为一种天然的拓扑超导体，突破了“人工异质结”或“近邻超导体诱导”方式的局限，展示了材料本征拓扑超导的可行性，预计将在未来的量子芯片研发中占据重要位置。

　　综上所述，PtBi₂ 的发现不仅为基础物理学提供了全新的拓扑超导范式，也为量子信息科学提供了潜在的硬件平台。随着后续对其表面态的更精细调控和器件化实验的推进，这一“最奇特”材料有望在不久的将来成为量子计算机的基石。