近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）原位量子输运团队联合北京大学、上海交通大学和北京师范大学等单位，在奇异金属的量子几何非线性输运研究领域取得重要进展，首次在中心对称的奇异金属中观测到量子几何诱导的反常手性输运和隐藏对称性破缺，为奇异金属、高温超导和量子临界等强关联物理的机制探索提供了全新视角。2026年6月30日，相关成果以“中心对称2M-WS₂中发现量子几何诱导的反常手性输运”（Quantum geometry induced anomalous chiral transport and hidden symmetry breaking in centrosymmetric 2M-WS₂）为题，发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

奇异金属态与高温超导机理、强电子关联、量子临界点附近增强的多体量子纠缠密切相关，广泛存在于（铜、铁、镍基）高温超导、重费米子体系、魔角石墨烯等几乎所有强关联电子系统中。然而，同高温超导机理一样，奇异金属行为的微观起源至今仍是凝聚态物理的一大未解之谜和跨世纪难题。探索奇异金属态中衍生的关联物理并揭示其内在机制，也将为高温超导与量子临界等领域的研究提供重要契机。面对这一核心问题，传统费米液体理论已不再适用，导致人们对奇异金属的认知始终难以深入。

2M-WS₂作为一种新型中心对称的拓扑超导体候选材料，早期研究主要聚焦于其超导态特性，展现出丰富的拓扑非平庸行为：不仅在常压下保持TMD体系中最高的超导转变温度记录，还呈现出各向异性马约拉纳束缚态、拓扑边缘/表面态以及自旋轨道宇称耦合驱动的拓扑超导态等特征。近期，上海交通大学邢晖、浙江大学许祝安教授联合团队在2M-WS₂的正常态（费米液体准粒子相干温度~25 K）附近发现了从低温到高温的费米液体-奇异金属转变，并且在奇异金属态中发现了能斯特效应的巨大反常增强现象（图1），其能斯特系数比费米液体准粒子模型预期值高出一个数量级以上，甚至可与铜氧化物高温超导体中的涡旋能斯特信号强度相媲美。目前，这一异常增强现象背后的微观物理机制仍有待进一步澄清。

图1 2M-WS₂奇异金属-费米液体转变温区同时表现出一系列纠缠的强关联物理：量子几何诱导的二阶非线性响应、巨大的能斯特响应和突破理论范式的非常规电荷序。

综上，2M-WS₂的奇异金属态衍生出一系列纠缠的强关联物理（图1），包括显著的反常手性输运、巨大的能斯特响应和突破理论范式的非常规电荷序，这些丰富的关联现象使2M-WS2成为探索奇异金属中手性输运及其他潜在衍生物理的独特量子平台，有望为理解奇异金属、高温超导等长期悬而未决的跨世纪难题和强关联物理的底层机制提供新的研究视角。

图2  非心对称体系中磁场诱导的二阶非互易输运（中心对称体系中禁止）。

为深入探究上述科学问题，研究团队通过微纳器件加工技术和低维量子输运测量手段（特别是强磁场下的二次谐波测量技术），在中心对称的2M-WS₂中首次观测到反常的电磁手性各向异性eMChA（图2、图3），这一发现暗示该体系可能存在隐藏对称性破缺；更引人注目的是，2M-WS₂中显著的eMChA信号和此前报道的巨大能斯特响应均发生在该体系的奇异金属-费米液体转变区域，且二者对温度和磁场的依赖关系完全吻合，强烈暗示这两种现象可能共享相同的物理起源（图4）。理论分析和计算结果表明，eMChA与能斯特效应的共同物理机制可能源于非平庸的量子几何效应。在费米液体-奇异金属转变过程中，费米面上轨道磁矩的贡献显著增强，成为主导因素。此外，第一性原理计算表明2M-WS₂中空间反演对称性的微扰破缺可能源于局域层间滑移机制（具有最小能量增益），这为非平庸量子几何效应的产生提供了合理解释。

图3  中心对称的拓扑超导体2M-WS₂中首次观测到电磁手性各向异性。

图4 2M-WS₂在奇异金属-费米液体转变区间表现出同源的二阶非线性响应和能斯特响应，暗示隐藏对称性破缺。

该论文在北京大学谢心澄院士的指导下完成，第一作者为北京大学博士生崔航、北京大学刘少博特聘副研究员和北京大学王二晴博士后，通讯作者为量子院兼聘/北京大学陈剑豪教授、北京大学刘少博特聘副研究员、黄华卿助理教授和上海交通大学方裕强副研究员。文章的其他合作者还包括北师大的刘海文教授，上海交通大学的黄富强教授、量子院陈迪助理研究员、高级工程师张玉、宋源军、郝婷婷、李建坤、崔健和冯娅等。该工作得到国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的支持。

原文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/43cm-lhrk