Замінивши класичний матеріал на матеріал з унікальними квантовими властивостями, фізики створили надпровідну схему, здатну на подвиги, які тривалий час вважалися неможливими.
Відкриття, зроблене дослідниками з Німеччини, Нідерландів та США, перевертає вікові уявлення про природу надпровідних ланцюгів та про те, як їх струми можна приборкати та знайти практичне застосування. Маловідходні, високошвидкісні схеми, засновані на фізиці надпровідності, надають чудову можливість вивести суперкомп’ютерні технології на новий рівень.
На жаль, характеристики, які роблять цю легку форму електричного струму такою зручною, створюють нескінченні проблеми при розробці надпровідних версій звичайних електричних компонентів.
Візьмемо, наприклад, щось просте, наприклад діод. Ця базова одиниця електроніки схожа на односторонній знак для струмів, надаючи засоби регулювання, перетворення і налаштування руху електронів.
У надпровідних матеріалах ідентичність цих окремих електронів розмивається, що призводить до партнерів, званих парами Купера, що дає кожній частинці в партнерстві можливість уникнути поштовху, що виснажує енергію, більш типового електричного струму. Але без звичайних законів опору фізики не змогли змусити надпровідні електрони рухатися в одному напрямку, оскільки вони завжди демонструють те, що називається «взаємною» поведінкою.
Це фундаментальне припущення у тому, що надпровідність неспроможна порушувати взаємність (принаймні, без маніпуляцій з магнітним полем), зберігалося від початку досліджень у цій галузі. Чесно кажучи, це перешкода, без якої інженери могли б обійтися.
Можливо, тепер до цих зусиль необхідно повернутись після експерименту, який показує тип з’єднання з квантовим компонентом, здатним спрямовувати навіть пари Купера по вулиці з одностороннім рухом. Джозефсонівські контакти є тонкими смужками ненадпровідного матеріалу, що розділяють пару матеріалів, що є надпровідниками. Якщо матеріал є досить тонким, електрони можуть безперешкодно проникати крізь нього. Нижче певного рівня цей надструм не має напруги. У критичній точці виникає напруга, що швидко коливається хвилями, яку можна використовувати в таких застосунках, як квантові комп’ютери.
Забезпечення того, щоб цей струм завжди йшов лише в один бік, раніше було можливим за допомогою зовнішнього магнітного поля. Але команда виявила, що якби вони використовували двомірну решітку на основі металевого ніобію, вони могли б відмовитися від поля і покладатися виключно на квантові властивості матеріалу.
Команда впевнена, що вони поставили всі галочки, потрібні для обґрунтування свого відкриття. Проте, доведеться пройти довгий шлях, перш ніж ми побачимо надпровідники в основі обчислень наступного покоління.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також:
- Астрофізики стверджують, що «планетарний розум» існує…. але на Землі його немає
- Український космічний стартап розробляє техніку для військових потреб