Квантовые вихри Абрикосова впервые нашли вне сверхпроводников

МЕНЮ


Искусственный интеллект. Новости
Поиск
Регистрация на сайте
Сбор средств на аренду сервера для ai-news

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИРабота разума и сознаниеВнедрение ИИРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информации

Авторизация



RSS


RSS новости

Новостная лента форума ailab.ru

Лучшее понимание этого явления важно для создания элементной базы квантовых компьютеров будущего.

Ученые из МФТИ и их французские коллеги обнаружили, что характерные для сверхпроводников квантовые вихри сверхтоков, более известные как вихри Абрикосова, также возникают и в обычном, несверхпроводящем металле, если последний находится в хорошем контакте со сверхпроводником. Кроме того, исследователям удалось впервые создать модель, точно описывающую такие наведенные вихри. Соответствующая статья опубликована в Nature Communications. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ.

Сегодня сверхпроводимость активно используются при создании особо мощных электромагнитов для томографов и ускорителей, в опытных линиях электропередачи и поездах на магнитном подвесе, а также в сверхчувствительных датчиках. На их же основе создаются и так называемые искусственные атомы или кубиты — основа будущих квантовых вычислительных систем. Однако создание почти любых сверхпроводниковых устройств требует понимания закономерностей работы не только самого сверхпроводника, но и прилегающего к нему обычного материала.

Известно, что контакт обычного металла со сверхпроводником сильно меняет свойства обоих материалов в сравнительно толстом по меркам микромира слое — на глубину до нескольких сотен нанометров. Металл обретает «сверхпроводящие» свойства, такие как, например, способность пропускать ток без сопротивления. Однако до сих пор оставалось неясно, как конкретно это происходит: могут ли в таком металле существовать квантовые вихри, обеспечивающие сверхпроводимость в самих сверхпроводниках? Квантовым вихрем — а в случае сверхпроводящего тока это вихри Абрикосова — называют вихрь сверхпроводящего тока, циркулирующий вокруг нормального (несверхпроводящего) ядра (нити вихря).

Квантовый вихрь на границе сверхпроводника (Nb) и металла (Cu). Изображение: Елена Хавина (пресс-служба МФТИ)

Авторы новой работы изучили поведение таких вихрей на границе доведенного охлаждением до сверхпроводящего состояния ниобия и несверхпроводящей меди. Используя сканирующий туннельный микроскоп, работающий при сверхнизких температурах, ученые получили спектральные нанокарты распределения «нормальных» и «сверхпроводящих» электронов на поверхности пленки металла, которая предварительно была нанесена на сверхпроводник. Эти карты и доказали наличие в металле наведенных квантовых вихрей, похожих на вихри Абрикосова в сверхпроводниках.

«Такие эксперименты стали возможны благодаря прогрессу в области сканирующей туннельной микроскопии, — пояснил Василий Столяров. — Это позволило уверенно работать при сверхнизких температурах и в условиях сверхвысокого вакуума (10??? мбар). Такие условия сохраняют поверхность атомно-чистой достаточно долгое время, а также позволяют работать при температурах ниже критической температуры сверхпроводящего перехода исследуемых объектов. Такой микроскоп есть и в МФТИ, в нашей лаборатории».

Изображение: Елена Хавина (пресс-служба МФТИ)

Результаты эксперимента практически полностью согласуются с компьютерным моделированием, которое также продемонстрировало появление вихрей в металле точно над теми местами, где они сформировались и в сверхпроводнике. Кроме того, исследователи проследили за поведением таких вихрей при изменении температуры, толщины пленки обычного металла и для разных значений внешнего магнитного поля, что позволило получить более детальное представление о явлении.

Возможность точно моделировать процессы на границе раздела сред сверхпроводник-металл позволит точнее проектировать самые разные сверхпроводящие устройства, в том числе — кубиты, элементную базу будущих квантовых компьютеров.


Источник: chrdk.ru



Поддержи проект ai-news рублем. Машины верят в тебя! >>



Комментарии: