不需要磁场也可以完成超导，科学家们成功创造了一种量子漩涡结构

构建量子计算机具有挑战性，尤其是由于量子系统与其环境的相互作用产生的计算误差。原则上，这种错误问题可以通过一种称为拓扑量子计算的容错方法来缓解，该方法依赖于只能存在于二维的非阿贝尔任意子奇异准粒子。然而，实现能够容纳这种准粒子的材料系统通常需要强磁场，这使得器件集成变得棘手。现在，科学家们探测并操纵了一种名为量子异常涡旋（QAV）的结构。值得注意的是，这些结构是在没有磁场的情况下形成的，理论上可以支持被称为Majorana零模的非阿贝尔任意子。
为了理解QAV，考虑超导体在磁场中的常规行为是有帮助的。众所周知，如果场强低于临界值，电场将通过一种称为迈斯纳效应的现象从材料内部排出。II型超导体通过引导场通过被称为涡核的非超导区域，将超导性保持在比这个值更高的场强。这些区域被循环的超导电流包围，这些超导电流屏蔽了核心的磁场，形成了阿布里科索夫涡流。
可以将隔离的磁性杂质插入超导体中，而不是将磁场施加到超导体中。这些杂质破坏了材料的时间反转对称性，并局部抑制了负责超导性的电子配对相互作用的强度，超导性由一个被称为有序参数的关键量的大小定义。结果是一组称为Yu-Shiba-Rusinov状态的局部状态。这些态的能量位于超导带隙中，这是超导体中单个电子所不能达到的能量范围。这是在存在自旋轨道耦合的情况下修改的，自旋轨道耦合将每个杂质的磁矩与超导准粒子的角动量耦合。在这种情况下，在每个杂质周围都存在阶参数的量化扭曲，这种扭曲形成了QAV。
在没有外部磁场的情况下自发产生的QAV有一个有趣的类比。1980年，美国物理学家观察到量子霍尔效应，即强磁场中二维电子气横向电导的量子化。一个长期存在的问题是，在没有领域的情况下，类似的现象是否会存在。2013年，英国科学家们发现了这样一种现象，被称为量子反常霍尔效应。
科学家们现在已经在Fe（Se，Te）中直接观察到了QAV，这是一种超导体，具有强的自旋轨道耦合和与特定的Fe原子相关的自旋极化态，这些原子充当孤立的磁性杂质。该团队通过Fe（Se，Te）的超导转变冷却了晶体薄片，超导转变发生在大约14K。然后，研究人员使用一种名为扫描超导量子干涉仪（sSQUID）显微镜的高灵敏度仪器来感应和成像薄片中产生的磁通量。
该团队检测到与反涡流结构配对的涡流的随机模式，这些反涡流结构与涡流的不同之处仅在于其环流的方向。这些图案是在比对应于单个通量量子的磁场弱的外加磁场下发现的，甚至在没有这种磁场的情况下也是如此， 在这种磁场状态下，预计不会出现涡流。
该场产生了涡度的同步滞后切换，即与每个涡流和反涡流相关的流速旋度。这种行为类似于铁磁体的磁化切换。此外，由这个弱场感应的超导电流驱动磁通线的旋转，磁通线穿过成对的杂质磁矩。这种效应类似于在具有自旋轨道耦合的铁磁体中观察到的电流感应转矩，它提供了一种操纵这些涡流的方法。