最近互联网上不时传播着一种称为“量子悬浮”的东西。这到底是什么呢？它是如何工作的？利用量子悬浮是否可以研发飞行的汽车？ 所谓的量子悬浮是科学家利用量子物理学的性质，在电磁源（特别是为此目的设计的量子悬浮轨道）上使物体（特别是超导体）悬浮的过程。
量子悬浮科学
起作用的原因是所谓的迈斯纳效应和磁通钉扎效应。迈斯纳效应表明，磁场中的超导体将始终将其内部的磁场排出，从而使周围的磁场弯曲。问题是如何做到平衡的？因为若只是将超导体放在磁体顶部，那么该超导体就会从磁体上浮下来，有点像试图使条形磁体的两个南磁极相互平衡。
量子悬浮过程通过磁通钉扎或量子锁定过程变得更加有趣，正如特拉维夫大学超导体小组描述的这样：
超导性和磁场互不相容，如果可能，超导体将从内部驱除所有磁场。这就是迈斯纳效应。在理想的情况下，由于超导体非常薄，所以磁场确实会穿透超导体。但是，它做到的是离散量（量子物理学，总是一份一份），称为通量管。在每个磁通量管内部均会局部破坏超导性。超导体将尝试将磁管固定在薄弱区域（例如晶界）中，之后超导体的任何空间运动都会导致通量管运动。
迈斯纳效应
让我们考虑一下真正的超导体：它是一种电子能够在其中非常容易流动的材料。电子流过没有电阻的超导体，当磁场接近超导材料时，超导体会在其表面形成小电流，从而抵消入射的磁场，结果导致超导体表面下的磁场强度恰好为零。如果你尝试绘制净磁场线，则会发现它们在物体周围发生弯曲。
那么，悬浮是如何实现的？
当将超导体放在磁道上时，其作用是使超导体保持在磁道上方，实质上是被磁道表面上的强磁场推开的。当然，由于磁斥力必须抵消重力，因此可以将其有限度地推到轨道上方。
I型超导体磁盘将在其最极端的模型中表现出迈斯纳效应，这被称为“完美反磁性”，并且在材料内部将不包含任何磁场。因为它试图避免与磁场的任何接触，所以它会悬浮。但问题是这种悬浮不会稳定，导致悬浮物体通常不会留在原地。（相同的过程已经能够使超导体悬浮在一个碗形的凹形铅磁铁中，在该磁铁中，磁性在所有方向上均等地推动。）
所以为了有用，悬浮需要更加稳定。那就是量子锁定起作用的地方。
磁通管
量子锁定过程的关键要素之一是这些通量管的存在，称为“涡旋”。如果超导体非常薄，或者如果超导体是II型超导体，则它花费较少的超导能量来允许某些磁场穿透该超导体。这就是为什么在磁场实际上能够“滑过”超导体的区域形成磁通涡流的原因。
在上面的特拉维夫团队所描述的情况下，他们能够在晶圆表面上生长特殊的陶瓷薄膜。冷却后，这种陶瓷材料是II型超导体。因为太薄了，所以显示出来的反磁性并不是完美的，即允许通过材料的这些磁通涡流存在。即使超导体材料不太薄，磁通涡流也可以在II型超导体中形成。可以将II型超导体设计为增强的效果，称为“增强型磁通钉扎”。
量子锁
当磁场以通量管的形式渗透到超导体中时，它实际上会在该狭窄区域关闭超导体。将每个管子想象成超导体中间的一个微小的非超导体区域。如果超导体移动，通量涡旋将移动。但是请记住两件事：
1. 通量涡旋是磁场
2. 超导体将产生电流以抵抗磁场（即迈斯纳效应）
非常规超导体的材料本身会产生一种力来抑制任何与磁场有关的运动。例如，如果倾斜超导体，则将其“锁定”或“捕获”到该位置。它会以相同的倾斜角度绕过整个轨道。通过高度和方向将超导体锁定在适当位置的过程可减少任何不希望的摆动。您可以在磁场中重新定向超导体，因为您的手所施加的力和能量远远大于磁场所施加的力和能量。
其他类型的量子悬浮
上面描述的量子悬浮过程基于磁斥力，但是有人还提出了其他一些量子悬浮方法，包括一些基于卡西米尔效应的方法。同样，这涉及到对材料电磁特性的某种奇怪的操纵，因此它的实用性还有待考察。
量子悬浮的未来
不幸的是，目前这种磁排斥的强度使得我们将在相当长的一段时间内不会有飞行的汽车。而且，它只能在强磁场下工作，这意味着我们需要建造新的磁道。但是，除了更传统的电磁悬浮列车（磁悬浮列车），亚洲已经有使用这种方法的磁悬浮列车。另一个有用的应用是研发真正的无摩擦轴承。轴承仍旧可以旋转，但无需与周围外壳直接物理接触即可悬挂，这样就不会产生任何摩擦，大大减少能量消耗。
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