Новый шаг к сверхэффективным квантовым компьютерам: физики сообщили о возможном открытии триплетного сверхпроводника
Физики сообщили о возможном обнаружении триплетного сверхпроводника — редкого класса материалов, которые могут сыграть ключевую роль в развитии квантовых и спинтронных технологий. Результаты работы опубликовала группа под руководством Якоба Линдера (Jacob Linder) из Норвежского университета науки и технологий (Norwegian University of Science and Technology).
Триплетные сверхпроводники считаются одной из главных целей современной физики твёрдого тела. В отличие от обычных сверхпроводников, они способны переносить не только электрический ток, но и спин электронов без потерь энергии. Это делает их особенно перспективными для квантовых компьютеров и энергоэффективной электроники.
По словам Линдера, такие материалы давно считаются «святым Граалем» квантовых технологий. Однако до сих пор их существование удавалось подтверждать лишь в отдельных, нестабильных системах.
В новой работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные представили данные, указывающие на триплетную сверхпроводимость в сплаве ниобия и рения — NbRe. Исследование проводилось в сотрудничестве с итальянскими экспериментальными группами. Учёные изучали электрические и магнитные свойства материала и обнаружили поведение, которое не укладывается в рамки обычной, так называемой синглетной сверхпроводимости.
В обычных сверхпроводниках пары электронов не имеют суммарного спина. В триплетных же сверхпроводниках эти пары сохраняют спин, что позволяет переносить спиновые токи без сопротивления. Это открывает путь к созданию сверхбыстрых вычислительных систем с минимальным энергопотреблением.
Кроме того, триплетная сверхпроводимость может быть использована для создания экзотических квазичастиц — майорановских состояний, которые рассматриваются как основа для устойчивых квантовых вычислений.
По словам Линдера, материал NbRe демонстрирует свойства, резко отличающиеся от поведения классических сверхпроводников. Одним из его преимуществ является сравнительно высокая критическая температура — около 7 Кельвинов. Хотя это всего на несколько градусов выше абсолютного нуля, для квантовой физики такой показатель считается достаточно высоким и технологически достижимым. Для сравнения, многие другие кандидаты в триплетные сверхпроводники требуют температур порядка 1 Кельвина и ниже, что значительно усложняет их практическое применение.
При этом учёные подчёркивают, что говорить об окончательном открытии пока рано. Результаты должны быть подтверждены независимыми экспериментальными группами, а сам материал — пройти дополнительные тесты на триплетную сверхпроводимость.
Тем не менее исследователи настроены оптимистично. По их словам, полученные данные указывают на принципиально новый режим работы материала, который может стать основой для будущих квантовых и спинтронных устройств.
Если выводы подтвердятся, то это может приблизить создание компьютеров, способных выполнять сложные вычисления почти без энергопотерь, а также ускорить развитие энергоэффективных технологий в медицине, транспорте и искусственном интеллекте.