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

Как ищут первую сложную жизнь на Земле: почему эволюции понадобилось два миллиарда лет на одну клетку

Исследования в области астробиологии часто ассоциируются с поиском жизни на Марсе или на ледяных спутниках планет-гигантов, таких как Европа и Энцелад. Однако изучение ранних этапов развития...

Монстр весом с кошку: как рождались и выживали юные тираннозавры

Исследования крупных хищных динозавров обычно сосредоточены на их предельных физических параметрах. Палеонтологи детально реконструировали силу укуса, скорость передвижения и особенности роста...

✦ ИИ  5 ошибок при борьбе с тлей, из-за которых она возвращается снова

Кажется, что победа уже близко: листья снова зеленые, вредителей почти не видно, растения оживают. Но проходит неделя — и молодые побеги вновь покрываются целыми колониями тли. Многие...

Десктоп против Веба в 2026 году: почему PySide6 и WPF всё ещё побеждают Next.js в корпоративном секторе

Индустрия упорно пытается убедить нас, что браузер — это единственная среда, в которой имеет смысл писать код. «Зачем вам десктоп, если есть Electron?» — спрашивают джуны....

✦ ИИ  «Симба» против «Буханки»: как УАЗ пытался создать современный минивэн и провалился

На рубеже двух тысячелетий, когда российский автопром лихорадило от экономических потрясений, Ульяновский автозавод предпринял отчаянную попытку заглянуть в будущее. Инженеры создали концепт,...

КАЗ «Колхида»: почему этот грузовик СССР стал «наказанием для шофёров»

В истории советского автопрома были проекты, вызывавшие диаметрально противоположные оценки. Одним из самых противоречивых стал КАЗ «Колхида» — грузовик, который должен был совершить...