Материал CeIrIn5, обладающий сверхпроводимостью для квантовых устройств

Материал CeIrIn5, обладающий сверхпроводимостью для квантовых устройств

Сверхпроводимость – эффект, предоставивший возможность революционизировать современные технологии. Материалы, обладающие сверхпроводимостью, отличаются тем, что электроны перемещаются в структуре без сопротивления в условиях крайне низких температур. Сегодня уникальные свойства сверхпроводимости с нулевым сопротивлением сопровождают целый ряд технологий. Один из ярких примеров — магнитно-резонансная томография (МРТ).

Фазы для производства вычислений

Будущие технологии обещают использовать полную синхронность поведения электронов в сверхпроводниках. Такое свойство учёные называют фазой. Теперь учёные активно занимаются созданием первого в мире квантового компьютера, как раз использующего упомянутые фазы для производства вычислений.

Обычные сверхпроводники рассматриваются высоконадёжными материалами, которые трудно поддаются влиянию. Задача учёных состоит в поисках новых материалов, где сверхпроводящее состояние легко поддаётся манипуляциям.

Так, специалисты лаборатории квантовых материалов EPFL работают над определённой группой нетрадиционных сверхпроводников, известных как тяжелые фермионные материалы. Сформированная группа учёных сделала удивительное открытие по отношению к одному из таких материалов — CeIrIn5.

Материал CeIrIn5 представляет металл, обладающий свойствами сверхпроводника при очень низкой температуре (около -273°C). Учёные продемонстрировали, как металл CeIrIn5 получают из сверхпроводящих областей, сосуществующих совместно с областями, образованными в момент нормального металлического состояния.

Более того, исследовательская группа создала модель, позволяющую разрабатывать сложные схемы проводимости. Изменением температуры учёные научились распределять области проводимости внутри объекта строго контролируемым образом. Подробности исследования опубликованы на страницах издания «Science».

Послойная нарезка материала CeIrIn5

Чтобы достичь такого результата, учёным пришлось «нарезать» очень тонкие слои CeIrIn5. Размер толщины отдельного слоя составлял всего одну тысячную миллиметра. Такая размерность обусловлена необходимостью соединения с сапфировым субстратом.

При охлаждении проводящая структура существенно сжимается, но сапфир сжимается незначительно. Как результат — создаётся нагрузка на структуру, несколько искажающая атомные связи внутри среза. Поскольку сверхпроводимость CeIrIn5 необычайно чувствительна к точной атомной конфигурации структуры, разработка схемы искажения — это всё, что требуется для достижения сложной формы сверхпроводимости.

Таким образом, новый подход позволяет учёным «рисовать» сверхпроводящие схемы на монокристаллическом стержне. Этот шаг прокладывает путь к новым квантовым технологиям. Появляются возможности изолировать и соединять сверхпроводящие области на чипе, создавать своего рода переключатели будущих квантовых устройств и т.п.


При помощи информации: EPFL