У кремния нашли новый вид сверхпроводимости. Она подойдет для квантовых вычислений

Физики сообщили о наличии у оловянного слоя на кремниевой подложке признаков редкой хиральной сверхпроводимости.

Группа ученых под руководством физиков из Университета Теннесси представила свидетельства наличия на поверхности кремния редкой хиральной сверхпроводимости. Если открытие подтвердится, материал можно будет использовать в квантовых компьютерах и вычислениях. Это ускорит их массовое применение за счет отработанных технологий создания микрочипов на основе кремния.

В своей работе ученые воспроизвели физику, подобную купратам (сложным соединениям меди и кислорода) — наиболее известным высокотемпературным сверхпроводникам, вырастив одну треть монослоя атомов олова на подложке из кремния. При этом отталкивание между электронами олова настолько велико, что они не могут двигаться и не обладают сверхпроводимостью.

Чтобы преодолеть это сопротивление, ученые внедрили атомы бора в кристаллическую структуру слоя кремния. Такие «вкрапления» забирают часть электронов из слоя олова (до 10%), позволяя оставшимся свободно перемещаться внутри слоя. Эксперименты показали, что такой модифицированный материал обладает металлическими и сверхпроводящими свойствами. При этом его критическая температура превышает аналоги почти всех элементарных сверхпроводников.

Кроме того, исследователи обнаружили, что в таком соединении олова и кремния наблюдаются свойства хиральных сверхпроводников. В хиральных системах вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки одинаковы, но одновременно различны, объясняют ученые, это можно сравнить со сходством и различием правой и левой руки.

В квантовой механике свойства одиночных или парных электронов закодированы в математической волновой функции, которая может быть левой, правой или «топологически тривиальной». Исследование показало, что сверхпроводящая волновая функция в слое олова оказывается направленной в одной части образца по часовой стрелке, а в другой — против часовой стрелки. Со временем они меняются, но всегда вращаются в разные стороны.

Кроме того, эксперименты показали, что внутри нового сверхпроводника наблюдаются два одномерных канала проводимости, которые проходят по периметру материала образца. В этих каналах размещаются экзотические сущности (частицы Майорана), которые при определенных условиях объединяют в себе частицу и античастицу. Подобное поведение также свидетельствует в пользу наличия хиральной сверхпроводимости.

Частицы Майорана топологически защищены, невосприимчивы к тому, что происходит в окружающей их среде и являются перспективными элементами для квантовых компьютеров, отмечают ученые. Исследователи полагают, что интеграция экзотических свойств сверхпроводников с легко масштабируемой платформой материалов на основе кремния приблизит квантовые технологии к производству в промышленных масштабах.


Читать далее:

Два фото Земли с разницей в 50 лет сравнили в НАСА: что нашли ученые

Планету размером с Землю нашли недалеко от нас. Возможно, там есть атмосфера

Посмотрите на золотые «брекеты» XVII века: их установили светской львице

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Чек-лист: как обеспечить информационную безопасность маркетплейса
Мнения
Экспериментальный лазер передал данные с зонда «Психея» на расстоянии 226 млн километров
Космос
Посмотрите на самое близкое фото обломка ракеты в космосе
Космос
Ученые нашли следы древних ритуалов майя на благословение
Наука
В Китае появились батареи со сверхбыстрой зарядкой для электрокаров: запас хода составляет 1000 км
Новости
Найдены скрытые «дорожки для мертвых»: их обнаружили с помощью лидара
Наука
Беспилотные грузовики Evocargo начинают работу во «Внуково» в рамках эксперимента
Новости
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые считают, что недалеко от Земли есть «живая» планета
Новости
Китай готов к автономным летающим такси: когда будут первые полеты
Новости
Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной
Космос
Где похоронен Платон: ученые наконец-то нашли ответ
Наука
Почему мужчины умирают в России на 10 лет раньше женщин: в Минздраве назвали причину
Новости
Крошечный и тонкий экран отслеживает активность мозга во время операции
Новости
Российские школьники создают автономную систему для борьбы с браконьерами
Новости
Телескоп НАСА наблюдал сверхновую, которая противоречит современным теориям
Космос
Данные передали со скоростью 25 Мбит/с на расстоянии в 226 000 000 км
Космос
Мертвая звезда осветила мощной вспышкой соседнюю галактику
Космос
Биологи представили альтернативную теорию происхождения строительных блоков жизни
Наука
Биоинженеры спроектировали клетки-киллеры для терапии рака мозга
Наука