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

Что такое сверхмассивные черные дыры? Всё об объектах, которые появились раньше первых галактик

Современная астрофизика столкнулась с противоречием, которое поставило под сомнение существующие модели развития Вселенной. Источником этого стали данные, полученные космическим телескопом «Джеймс...

Обзор Fossibot F115 Ultra: смартфон-мультитул с тепловизором и лазерной рулеткой на 1,2 км

Что обычно мы ожидаем от нового смартфона? Улучшенных характеристик, топового экрана и, в частности, железа. Казалось бы, ничего нового. Но есть один класс смартфонов, который любит удивлять и...

Сейсмологи нашли доказательства существования древней магматической сети внутри Марса

В геологии и планетологии долгое время существовало убеждение, что формирование сложной, многослойной коры каменистых планет возможно только при наличии тектоники плит. На Земле этот процесс носит...

Повелья: почему мрачного брата Венеции называют островом проклятых

Представьте остров, где земля буквально наполовину состоит из пепла сожженных, посреди заброшенных руин стоит дурдом, а вокруг ходит сонм мрачных слухов про призраков. И это даже не аннотация к...

В шаге от среднего класса: выбираем смартфон за 10-20 тысяч рублей летом 2026 года

Нынешний кризис оперативной памяти сильно ударил по бюджетным смартфонам. Новые модели или стали проще своих предшественниц, или банально подорожали. По этой причине все смартфоны в сегодняшней...

✦ ИИ  Почему корова легко поднимается по лестнице, но не может спуститься?

Коровы действительно способны подняться по лестнице, ступенькам или крутому склону, но спуститься обратно для них физически крайне сложно, а иногда и невозможно. Этот парадокс, который кажется...