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
| Рассуждения | 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

G
Ничего не понял, но очень интересно!
p
А кто это — Андреев? Непризнанный гений квантовой физики? )

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор компактной отвертки 27-в-1 с внутренним отсеком для бит: помощник айтишника и мастера ремонта мелкой техники

Несмотря на огромное количество аккумуляторных инструментов, в том числе отверток, их компактные ручные варианты никуда не денутся еще очень долго. Для тех, кто использует этот инструмент...

Обзор открытых спортивных наушников Bluetooth HIPER TWS Sport Air M42 Black

Открытые наушники, также известные как наушники с прозрачным дизайном, имеют несколько важных преимуществ и применений. Они позволяют пользователям оставаться осведомленными о окружающем их мире,...

Зачем в стиральной машине три отсека и что случится, если их перепутать

В каждой современной стиральной машине присутствует три лотка для стирки. Кто-то пользуется всеми отсеками, а кто-то только одним, в который закладывается стиральный порошок, и не знает о...

В пингвиньих семьях тоже бывают разводы. А почему это влияет на всю колонию?

Знаете ли вы, что даже в мире, где царит кажущаяся простота и естественность, кипят страсти? Малые пингвины, эти очаровательные создания, ростом чуть больше кегли, живущие на австралийском...

Камера домофона засняла падение метеорита на крыльцо дома. В чем уникальность события?

Представьте себе: вы возвращаетесь домой после спокойной вечерней прогулки, а на вашем крыльце — пыль, осколки и нечто явно неземное. Именно такая картина предстала перед глазами Лоры...

Почему китайцы до сих пор не отказались от иероглифов, и почему японцам со своими проще

Вопрос о том, почему китайцы продолжают использовать иероглифы в письменной форме, несмотря на прогресс в области технологий и создания более удобных алфавитов, является не только культурным, но и...