Исследователи из NTNU утверждают, что NbRe может быть триплетным сверхпроводником, обеспечивающим нулевое сопротивление спиновому транспорту для квантовых технологий.
Ученые из Норвежского университета науки и технологий полагают, что им, возможно, удалось обнаружить давно искомую форму сверхпроводимости, которая могла бы сделать квантовые компьютеры более стабильными и значительно более энергоэффективными.
Группа исследователей под руководством профессора Джейкоба Линдера из физического факультета NTNU и исследовательского центра QuSpin представила доказательства того, что сплав NbRe ведет себя как триплетный сверхпроводник.
Если это подтвердится, данное открытие может открыть новые пути для спиновой электроники и квантовых технологий.
«Триплетный сверхпроводник занимает важное место в списке желаний многих физиков, работающих в области физики твердого тела», — сказал профессор Якоб Линдер.
Он добавил, что материалы, являющиеся триплетными сверхпроводниками, представляют собой своего рода «святой Грааль» в квантовых технологиях, и в частности в квантовых вычислениях.
Традиционные сверхпроводники, известные как синглетные сверхпроводники, способны проводить электрический ток с нулевым сопротивлением.
Однако парные частицы внутри них не несут спина. Это ограничивает возможности их использования в спинтронике и квантовых системах, которые основаны на управлении спином, а не зарядом.
Транспортировка спина при нулевом сопротивлении
Триплетные сверхпроводники отличаются тем, что их сверхпроводящие частицы несут спин.
По словам Линдера, «тот факт, что триплетные сверхпроводники обладают спином, имеет важное следствие. Теперь мы можем передавать не только электрические токи, но и спиновые токи с абсолютно нулевым сопротивлением».
Это важно, потому что спин — это фундаментальное свойство электронов, которое можно использовать для кодирования и передачи информации.
Цель спинтроники — использовать спин вместо электрического заряда для обработки сигналов, что потенциально позволит снизить энергопотребление и повысить скорость.
«Одна из главных задач современных квантовых технологий — найти способ выполнять компьютерные операции с достаточной точностью», — пояснил Линдер.
Нестабильность и ошибки остаются основными препятствиями на пути масштабирования квантовых компьютеров. Материалы, поддерживающие безпотерный спиновый перенос, могли бы помочь решить эту проблему.
Исследователи сотрудничали с физиками-экспериментаторами из Италии для тестирования NbRe, сплава ниобия и рения.
Результаты их измерений показывают, что материал ведет себя иначе, чем можно было бы ожидать от обычного синглетного сверхпроводника.
«В нашей опубликованной статье мы демонстрируем, что материал NbRe обладает свойствами, соответствующими триплетной сверхпроводимости», — сказал Линдер.
Он предостерег, что прежде чем делать окончательные выводы, необходимы дополнительные исследования. «Пока еще слишком рано окончательно утверждать, является ли этот материал триплетным сверхпроводником».
«В частности, полученные результаты должны быть подтверждены другими экспериментальными группами. Также необходимо провести дополнительные исследования триплетной сверхпроводимости», — сказал он.
Путь Майораны и обещание
Триплетные сверхпроводники также связаны с экзотическими частицами, известными как частицы Майораны. Частица Майораны является своей собственной античастицей и считается перспективной для создания более стабильных квантовых битов.
Подобные частицы могли бы позволить проводить квантовые вычисления, менее подверженные влиянию внешних помех.
Еще одно преимущество NbRe — его рабочая температура. Материал становится сверхпроводящим примерно при 7 Кельвинах.
Хотя температура по-прежнему очень низкая, она значительно выше, чем примерно 1 Кельвин, необходимый для некоторых других кандидатов в триплеты, что делает эксперименты более практичными.
«Наши экспериментальные исследования показывают, что материал ведет себя совершенно иначе, чем мы ожидали бы от обычного синглетного сверхпроводника», — добавил Линдер.
Если независимые исследовательские группы подтвердят результаты, NbRe может стать ключевой платформой для объединения сверхпроводимости и спинтроники в квантовых устройствах следующего поколения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Sourse: interestingengineering.com
