Sostituendo un materiale classico con un materiale con proprietà quantistiche uniche, i fisici hanno creato un circuito superconduttore capace di prodezze a lungo ritenute impossibili.
La scoperta, fatta da ricercatori provenienti da Germania, Paesi Bassi e Stati Uniti, ribalta idee secolari sulla natura dei circuiti superconduttori e su come le loro correnti possono essere sfruttate e trovarne applicazioni pratiche. I circuiti a basso consumo e ad alta velocità basati sulla fisica della superconduttività offrono un'eccellente opportunità per portare le tecnologie di supercalcolo a un nuovo livello.
Sfortunatamente, le caratteristiche che rendono così conveniente questa forma leggera di corrente elettrica pongono sfide infinite nella progettazione di versioni superconduttive di normali componenti elettrici.
Prendi, ad esempio, qualcosa di semplice, come un diodo. Questa unità di base dell'elettronica è come un segnale unidirezionale per le correnti, fornendo un mezzo per regolare, convertire e sintonizzare il movimento degli elettroni.
Nei materiali superconduttori, l'identità di questi singoli elettroni si offusca, risultando in partner chiamati coppie di Cooper, dando a ciascuna particella della partnership la possibilità di sfuggire alla scossa di drenaggio di energia di una corrente elettrica più tipica. Ma senza le solite leggi della resistenza, i fisici non sono stati in grado di far muovere gli elettroni superconduttori nella stessa direzione perché mostrano sempre quello che viene chiamato comportamento "reciproco".
Questo presupposto fondamentale che la superconduttività sia incapace di rompere la reciprocità (almeno senza la manipolazione del campo magnetico) persiste fin dall'inizio della ricerca in questo campo. Francamente, questo è un ostacolo di cui gli ingegneri potrebbero fare a meno.
Questo sforzo potrebbe ora dover essere rivisitato a seguito di un esperimento che mostra un tipo di connessione con una componente quantistica in grado di dirigere anche le coppie di Cooper lungo una strada a senso unico. Le giunzioni Josephson sono strisce sottili di materiale non superconduttore che separano una coppia di materiali superconduttori. Se il materiale è abbastanza sottile, gli elettroni possono attraversarlo senza impedimenti. Al di sotto di un certo livello, questa sovracorrente non ha tensione. Nel punto critico, si verifica una tensione che oscilla rapidamente in onde, che può essere utilizzata in applicazioni come i computer quantistici.
In precedenza era possibile garantire che questa corrente scorresse sempre in una sola direzione con un campo magnetico esterno. Ma il team ha scoperto che se utilizzassero un reticolo bidimensionale basato sul niobio metallico, potrebbero fare a meno del campo e fare affidamento esclusivamente sulle proprietà quantistiche del materiale.
Il team è fiducioso di aver spuntato tutte le caselle necessarie per corroborare la loro scoperta. Tuttavia, c'è ancora molta strada da fare prima di vedere i superconduttori al centro della prossima generazione di informatica.
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