Раскрывая секреты квантовой физики: как молекулы Андреева могут переопределить сверхпроводимость

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире, где наука стремительно движется вперед, порой кажется, что границы возможного уже позади. Однако исследования, проведенные физиками из института RIKEN, открывают новую главу в понимании сверхпроводимости и её применении в квантовых технологиях.

Моделирование, показывающее сигнатурные энергетические уровни молекул Андреева, предсказанные для туннельной спектроскопии на связанных джозефсоновских переходах
Автор: Matsuo, S., Imoto, T., Yokoyama, T. et al. Phase-dependent Andreev molecules and superconducting gap closing in coherently-coupled Josephson junctions. Nat Commun14, 8271 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44111-3 Источник: www.nature.com

Сверхпроводники — это не просто материалы, способные проводить электрический ток без сопротивления и, следовательно, без потерь на тепло. Это ключ к квантовому миру, где правила игры определяются не классической физикой, а квантовой механикой. Именно благодаря квантовым взаимодействиям между электронами и возникает сверхпроводимость, открывая двери к новым, порой фантастическим возможностям.

Команда Садашиге Мацуо из Center for Emergent Matter Science RIKEN сделала шаг вперед, исследуя так называемые молекулы Андреева. Эти уникальные электронные состояния, которые можно сравнить с молекулами, обещают стать основой для хранения и передачи квантовой информации в будущих квантовых компьютерах.

(a) Схематическое изображение АМС в связанном JJ. (b) Изображение с помощью сканирующего электронного микроскопа связанного планарного устройства JJ. Синяя и желтая области обозначают SC-электроды и затворные электроды соответственно. Два JJ, называемые JJL и JJR, соединены через общий электрод SC, и каждый из них встроен в контур SC. (c) Схематическое изображение устройства. Измеряются туннельные токи через QPCL и QPCR, и на основе результата вычисляется дифференциальная проводимость для каждого из них для реализации туннельной спектроскопии JJL и JJR.
Автор: Matsuo, S., Imoto, T., Yokoyama, T. et al. Phase-dependent Andreev molecules and superconducting gap closing in coherently-coupled Josephson junctions. Nat Commun14, 8271 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44111-3 Источник: www.nature.com

Основой для их работы послужил джозефсоновский переход — устройство, в котором обычный материал вставлен между двумя сверхпроводниками. Это не просто элемент сверхпроводящих цепей, это мостик между макро- и микромиром, где происходит контроль над потоком сверхтока.

Интересно, что когда два таких перехода расположены достаточно близко друг к другу, они могут образовать молекулу Андреева. В эксперименте Мацуо и его коллег использовались два джозефсоновских перехода с арсенидом индия, соединенные общим сверхпроводящим электродом из алюминия. При очень низких температурах алюминий становится сверхпроводящим, что и позволило команде наблюдать за электронными свойствами этой уникальной структуры.

Используя метод туннельной спектроскопии, ученые смогли изучить энергетические уровни в джозефсоновских переходах, соответствующие молекулам Андреева. Это открытие не только демонстрирует управляемость этих молекул, но и открывает путь к созданию новых сверхпроводящих транспортных явлений в будущем.

Мы стоим на пороге новой эры, где квантовые технологии могут радикально изменить наш мир. Работа ученых из RIKEN — это лишь начало пути к пониманию и использованию экзотических свойств сверхпроводимости. И кто знает, возможно, именно эти открытия приведут нас к созданию квантовых компьютеров, о которых мы пока только мечтаем.

3 комментария

Добавить комментарий

p
А кто это — Андреев? Непризнанный гений квантовой физики? )

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Редчайший распад каонов произошел в сто раз чаще нормы: как физики объяснили аномалию выходом за пределы Стандартной модели

Современная физика элементарных частиц опирается на Стандартную модель. Эта теория описывает все известные фундаментальные частицы и три фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, сильное и...

USB 2.0 уже четверть века, но его до сих пор ставят в новые устройства — почему?

В апреле 2000 года организация USB Implementers Forum представила общественности техническую документацию, описывающую стандарт USB 2.0, которая подняла пропускную способность универсальной шины с...

Стенки термоядерных реакторов разрушаются быстрее ожидаемого: расчет на миллиард атомов вскрыл аномальный всплеск дефектов в вольфраме

Управляемый термоядерный синтез должен стать источником практически неисчерпаемой и чистой энергии. В установках типа токамак исследователи нагревают изотопы водорода — дейтерий и...

Почему на Земле не может быть гор выше 10 километров

Если взглянуть на карту высочайших вершин нашей планеты, сразу бросается в глаза любопытная деталь. Эверест возвышается на 8849 метров над уровнем моря, К2 (её также называют Чогори) чуть ниже. И...

10 мест в Стамбуле, которые нельзя пропустить и как до них добраться

Стамбул это город, в котором утром можно позавтракать в кофейне европейского типа, поужинать на самом настоящем восточном рынке, а весь обед проплутать в попытке разобраться в картах и местном...

Частные Хакерские Корпорации с AI, а также разум роя у Claude: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за две недели: новые подробности взлома HuggingFace, Anthropic будет клеймить нейрослоп метками, доллар стоит больше 84 рублей...