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

Они вернулись: пять смартфонов с клавиатурой, которые можно купить в 2026 году

Когда-то давно некоторые телефоны имели полноценную QWERTY-клавиатуру, которая позволяла быстро печатать текст. С годами многие гаджеты стали оснащаться большими экранами с ёмкостным сенсором,...

Обзор TOX5 Lite на Amlogic S905X5M: долгожданное обновление народного любимца. Топ или проходняк?

Вот мы и дождались выхода «народной» приставки TOX5, хоть пока только в версии Lite. Новое поколение получило актуальный процессор Amlogic S905X5M, а также фирменное программное обеспечение с...

Обзор зарядного устройства Ugreen Nexode Air 65W (X860): Подробный разбор протоколов, нагрева и эффективности

Ugreen Nexode Air — младший 65-ваттный представитель новой компактной линейки Nexode Air, построенный на GaN-транзисторах. На коробке блок числится под индексом X860, порт всего...

Зачем самец удильщика навсегда прирастает к самке и становится её органом?

В глубинах океана, куда не проникает ни один луч солнца, существует форма размножения, которую сложно принять без оговорок даже подготовленному биологу. Самец глубоководного удильщика вцепляется в...

Почему слива осыпает завязи раньше, чем созревают первые плоды

У сливы есть неприятная привычка вселять надежду заранее. Весной она цветёт так обильно, что кажется: ветви осенью придётся подпирать. Потом лепестки осыпаются, появляются десятки маленьких зелёных...

Sharp VZ-2000: зачем в бумбоксе 1981 года был проигрыватель винила с двумя тонармами

Sharp VZ-2000 — это не просто крупная магнитола начала 1980-х. Это портативная система, в которую умудрились встроить вертикальный проигрыватель винила, способный играть обе стороны...