Прорыв в квантовых вычислениях: физики обнаружили потенциальный триплетный сверхпроводник

Группа физиков представила доказательства возможного обнаружения триплетной сверхпроводимости — крайне редкого состояния материи, способного стать фундаментом для прорыва в области квантовых и спинтронных технологий. Исследование было проведено под руководством профессора Якоба Линдера (Jacob Linder) из Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU).

Поиск триплетных сверхпроводников является одной из приоритетных задач современной физики конденсированного состояния. В отличие от традиционных материалов, эти структуры способны обеспечивать бездиссипативный перенос не только электрического заряда, но и спина электронов. Данная особенность делает их критически важными для проектирования сверхмощных квантовых процессоров и энергосберегающей электроники будущего.

Якоб Линдер отмечает, что подобные материалы долгое время считались «святым Граалем» физики твердого тела. До текущего момента их существование удавалось зафиксировать лишь в исключительных случаях в рамках крайне нестабильных систем.

В научной работе, опубликованной в авторитетном журнале Physical Review Letters, исследователи привели аргументы в пользу триплетной природы сверхпроводимости в сплаве ниобия и рения (NbRe). В ходе совместных экспериментов с коллегами из Италии были изучены магнитные и электрические параметры материала. Полученные результаты продемонстрировали аномальное поведение, которое невозможно объяснить в рамках классической синглетной модели сверхпроводимости.

В стандартных сверхпроводниках формирующиеся пары электронов обладают нулевым суммарным спином. В триплетных аналогах спин сохраняется, что позволяет генерировать спиновые токи без какого-либо сопротивления. Это открывает горизонты для создания высокопроизводительных вычислительных платформ с предельно низким уровнем тепловыделения.

Более того, подобная форма сверхпроводимости может служить средой для возникновения экзотических квазичастиц — майорановских фермионов, которые рассматриваются как основа для построения отказоустойчивых квантовых систем.

Как подчеркивает Линдер, сплав NbRe демонстрирует свойства, радикально отличающиеся от классических сверхпроводящих материалов. Существенным преимуществом является относительно высокий порог критической температуры — порядка 7 Кельвинов. Хотя это близко к абсолютному нулю, для квантовой физики такой показатель считается технологически доступным и перспективным. Для сравнения: большинство других потенциальных триплетных сверхпроводников функционируют лишь при температурах около 1 Кельвина, что крайне затрудняет их практическое внедрение.

Тем не менее, представители научного сообщества указывают на необходимость дальнейшей верификации. Для окончательного подтверждения открытия требуются независимые исследования и дополнительные тесты, подтверждающие триплетный характер спаривания электронов в данном сплаве.

Несмотря на это, авторы работы настроены оптимистично. По их мнению, обнаруженные данные свидетельствуют о реализации принципиально нового физического режима, который может лечь в основу инновационных квантовых и спинтронных устройств.

Если гипотеза подтвердится, это даст импульс к созданию компьютеров, способных решать сложнейшие задачи практически без энергопотерь, а также ускорит прогресс в высокотехнологичных отраслях медицины, транспорта и систем искусственного интеллекта.

Источник: iXBT