Физики из Гамбургского университета впервые наблюдали квантовый эффект соединения двух электронов в квантовой точке, искусственном атоме на поверхности сверхпроводника. Этот эффект, предсказанный японскими физиками-теоретичками в начале 1970-х годов, полезен для создания нового типа сверхпроводников и подавления нежелательного шума в трансмоновых кубитах квантовых компьютеров.
Обычно электроны отталкиваются друг от друга из-за идентичного отрицательного заряда. Это явление оказывает влияние на разные свойства материалов, например, на электрическое сопротивление. Ситуация резко меняется, если электроны «склеиваются» в пары и становятся бозонами. Бозонные пары не избегают друг друга, как отдельные электроны, но многие из них могут находиться в одном и том же месте или совершать одно и то же движение.
Физики «заперли» электроны в крошечных клетках из серебра, построенных атом за атомом на поверхности сверхпроводника. Анализ показал, что электроны, перемещение которых было ограничено, унаследовали способность к спариванию от сверхпроводника. Экспериментальные измерения подтвердили, формирование сверхпроводимости в материале в наномасштабе.
Уменьшение масштабов электронных устройств требует поиска материалов, в которых сверхпроводимость может быть индуцирована на наноуровне. Исследователи полагают, что объединенные пары электронов станут одним из возможных решений для этой задачи. Кроме того, хотя сам эффект до сих пор экспериментально не был подтвержден, физики-теоретики ранее показали, что он может подавлять нежелательный шум, который создает помехи в системах квантовых вычислений.
Читать далее:
Исследователи предлагают «засеять» поля камнями для борьбы с парниковыми газами
Сахар влияет на «пластичность» мозга, помогая в обучении и памяти
Японцы специально деформировали детские черепа 1 800 лет назад и ученые не знают почему
На обложке: «клетки» из атомов серебра на поверхности сверхпроводника. Фото: Lucas Schneider, Universität Hamburg