Необычный сверхпроводник изменит способ создания квантового компьютера

Исследователи из Центра квантовых материалов Университета Мэриленда их коллеги доказали, что дителлурид урана или сокращенно UTe2 можно использовать как сверхпроводник для создания квантовых компьютеров и других футуристических устройств.

Все сверхпроводники переносят электрические токи без сопротивления. Но они достигают своей сверхпроводимости разными способами. С начала 2000-х годов ученые искали особый вид сверхпроводника, который опирается на сложную механику субатомных частиц, несущих ток.

Сверхпроводимость — это макроскопическое квантовое явление, которое заключается в фазовом переходе некоторых веществ при низких температурах в новое состояние с нулевым электрическим сопротивлением. Существует несколько разных типов сверхпроводников. Простейшими из них являются некоторые чистые металлы, свойства которых меняются вблизи абсолютного нуля, и их поведение хорошо описывается теорией Бардина-Купера-Шриффера (БКШ).

Исследование, проведенное командой из Стэнфордского университета, показывает, что в UTe2, или дителлуриде урана одновременно существует не один, а два вида сверхпроводимости. 

В другом исследовании команда, возглавляемая Стивеном Анлаге, профессором физики UMD и членом QMC, выявила необычное поведение на поверхности того же материала. 

Сверхпроводники проявляют свои особые характеристики только при определенной температуре, подобно тому, как вода замерзает только ниже нуля по Цельсию. В обычных сверхпроводниках электроны соединяются в линию конга из двух человек, следуя друг за другом внутри металла. Но в некоторых редких случаях пары электронов, можно сказать, строятся не в шеренгу, а танцуют вокруг друг друга. Как только электроны соединяются таким образом, образуется вихрь, именно он отличает топологический сверхпроводник от простого электронного. 

В новой научной статье Пальоне и его сотрудники сообщили о двух новых измерениях, которые раскрывают внутреннюю структуру UTe2. Команда UMD измерила удельную теплоемкость материала, которая характеризует, сколько энергии требуется для его нагрева на один градус. Они измерили удельную теплоемкость при различных начальных температурах и наблюдали, как она меняется по мере того, как образец становится сверхпроводящим.

Во время второго измерения команда из Стэнфорда направила лазерный луч на кусок UTe2 и заметила, что отраженный свет был немного искажен. Если они посылали свет, подпрыгивающий вверх и вниз, отраженный свет подпрыгивал в основном вверх и вниз, но также немного влево и вправо. Это означало, что что-то внутри сверхпроводника скручивало свет и не раскручивало его на выходе.

Команда из Стэнфорда также обнаружила, что магнитное поле может заставить UTe2 так или иначе искривлять свет. Если бы они приложили магнитное поле, направленное вверх, когда образец стал сверхпроводящим, то исходящий свет был бы наклонен влево. Если они направляли магнитное поле вниз, свет наклонялся вправо. Это сказало исследователям, что для электронов, находящихся парами внутри образца, было что-то особенное в направлениях вверх и вниз кристалла.

Если природа сверхпроводимости в материале топологична, сопротивление в основной массе материала все равно будет равно нулю, но на поверхности произойдет нечто уникальное: появятся частицы, известные как моды Майораны, они сформируют жидкость, которая не является сверхпроводником. Эти частицы также остаются на поверхности, несмотря на дефекты материала или небольшие нарушения со стороны окружающей среды.

Исследователи предположили, что благодаря уникальным свойствам этих частиц они могут стать хорошей основой для квантовых компьютеров. Кодирование части квантовой информации в несколько майоранов, расположенных далеко друг от друга, делает информацию практически невосприимчивой к локальным возмущениям, которые до сих пор были одной из основных проблем квантовых компьютеров.

Читать далее

Найдено объяснение, как Вселенная отражается возле черных дыр

Массовые отравления и новые версии гибели цивилизации: как изменились наши знания о майя

Изменения орбиты Земли способствовали возникновению сложной жизни на планете

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Древний кинжал нашли в Твери: ученые выяснили его возраст
Наука
Редкое астрономическое явление можно увидеть уже в эту пятницу
Космос
Ученые раскрыли, как появились невозможные черные дыры
Космос
Минпромторг закроет параллельный импорт ноутбуков и серверов HP и Fujitsu
Новости
При Трампе пошлины на азиатские солнечные панели выросли до рекордных 3521%
Новости
ИИ помог выиграть 36 млн в лотерею: можно ли это повторить
Новости
Зонд «Люси» сфотографировал астероид необычной формы
Космос
Крупнейшая структура во Вселенной больше и ближе к Земле, показывают гамма-всплески
Космос
Разработан метод для быстрого обнаружения ДНК в образце с помощью света вместо ПЦР
Наука
Huawei выпускает чип Ascend 910C в ответ на торговые ограничения для Nvidia
Новости
Создана упаковка для транспортировки и длительного хранения донорской крови
Наука
Теорию относительности Эйнштейна проверят на орбите Земли
Космос
«Фабрику» железного века по производству краски нашли в Израиле: она проработала 500 лет
Наука
В Японии испытали летающие молниеотводы: дроны, которые привлекают молнии
Новости
Шимпанзе впервые попали на видео во время «вечеринки» с алкоголем
Наука
В Госдуме хотят проверять владельцев российских сайтов через Госуслуги
Новости
Физики разработали кубиты с увеличенным временем жизни для квантовых устройств
Наука
Астрономы подтвердили открытие первой «одинокой» черной дыры
Космос
Создан металл, который не теряет прочности при самых экстремальных температурах
Наука
Сколько яиц и кулича можно съесть на Пасху: врачи назвали допустимую норму
Наука