Учёные создали новый материал, обладающий одновременно сверхпроводностью и магнетизмом. Совмещение этих свойств позволило получить стабильный сверхпроводник, усиленный магнетизмом, управление которым возможно с помощью магнитного поля. Такое открытие может быть важным для квантовых вычислений, так как обеспечит большую устойчивость кубитов.
Сверхпроводники пропускают электричество без сопротивления, что не позволяет материалу тормозить ток. Магнитная индукция также свойственна сверхпроводникам.
Благодаря способности передавать электричество без потери энергии сверхпроводники идеально подходят для электронных компонентов в устройствах МРТ, поездах на магнитной левитации и ускорителях частиц.
Эффективность обычных сверхпроводников падает из-за внешнего магнитного поля, которое мешает управлять потоком электронов через материал. Ученые из Вюрцбургского университета считают, что можно решить эту проблему, вызывая состояние «фаза Фульда-Феррелла-Ларкина-Овчинникова (p-FFLO)». Это необычное состояние позволяет сверхпроводящим и магнитным свойствам сосуществовать в одном материале. Для этого необходим гибрид, объединяющий сверхпроводящие и несверхпроводящие области.
Немецкие учёные совместно с Международным физическим центром Доностии (Испания) и Университетом Дефта (Нидерланды) разработали гибридный сверхпроводник с состоянием p-FFLO. Материал способен управлять магнитным полем вместо того, чтобы страдать от него. Внешнее магнитное поле позволяет нам точно управлять сверхпроводящими характеристиками. Это важный шаг вперёд в квантовой физике. — поясняет в пресс-релизе Университета Вюрцбурга Чарльз Гулд, соавтор исследования, о котором сообщается в журнале. .
Композитный материал с превосходным управлением.
Создавая новый материал, учёные соединили сверхпроводник с полупроводником — топологическим изолятором. Топологические изоляторы — это вещества с особенным строением электронов, проводящими электричество только по поверхности, но не в глубине. Исследователи использовали двумерный материал из ртути, марганца и теллура.
Включение топологического изолятора позволило материалу создавать «джозефсоновские переходы», свойство, приводящее к состоянию p-FFLO. Такие переходы возникают при разделении сверхпроводящих частей материала тонким слоем другого, не обладающего сверхпроводимостью, материала (топологического изолятора), что обеспечивает высокий уровень контроля.
«Это дало возможность соединить характеристики сверхпроводимости и полупроводников. «, — объясняет Гулд. «Мы объединяем достоинства сверхпроводника и управляемость топологического изолятора. — добавляет он. Встраивая магнитные атомы в топологический изолятор, можно с высокой точностью управлять материалом под воздействием слабых внешних магнитных полей.
Эксперты считают, что эти результаты позволят изучать состояние FFLO в более простых экспериментальных условиях. В итоге это может привести к применению квантовых компьютеров для повышения их производительности. В отличие от обычных компьютеров, квантовые компьютеры используют кубиты для хранения информации. Наше открытие может способствовать стабилизации квантовых бит для их более эффективного использования в будущих квантовых компьютерах. «, — заключает Гулд.