超导体是一种能够无电阻传输电力的材料。在这些超导体内部，存在着被称为“希格斯模式”的集体振动。希格斯模式是一种量子现象，当其电子势以类似于希格斯玻色子的方式发生波动时产生。它们出现在材料经历超导相变的过程中。
观测这些振动长期以来一直是科学家面临的挑战，因为它们存在的时间极短。它们还与准粒子存在复杂的相互作用，而准粒子是伴随超导性破坏而产生的类电子激发。
然而，利用先进的太赫兹（THz）光谱技术，研究团队在用于量子计算电路的超导铌材料中发现了一种新型的量子回波，称为“希格斯回波”。
艾姆斯实验室科学家兼研究团队负责人Jigang Wang解释道：“与在原子或半导体中观察到的常规回波不同，希格斯回波源于希格斯模式与准粒子之间复杂的相互作用，从而产生具有独特特性的异常信号。”
据Wang介绍，希格斯回波能够记忆并揭示材料内部隐藏的量子路径。通过使用精确定时的太赫兹辐射脉冲，他的团队得以观测到这些回波。利用这些太赫兹辐射脉冲，他们还可以利用回波对嵌入该超导材料中的量子信息进行编码、存储和检索。
这项研究展示了在超导体中控制和观测量子相干性的能力，并为潜在的量子信息存储和处理新方法铺平了道路。
“理解和控制这些独特的量子回波，使我们向实用量子计算和先进量子传感技术迈进了一步，”Wang说道。
该项目得到了超导量子材料与系统中心（SQMS）的部分支持。