Mokslininkai iš Norvegijos mokslo ir technologijų universiteto (NTNU) mano galėję užfiksuoti ilgai ieškotą superlaidumo formą, kuri galėtų padaryti kvantinius kompiuterius stabilesnius ir gerokai efektyvesnius energijos požiūriu.
Profesoriaus Jacobo Linderio vadovaujama komanda iš NTNU Fizikos katedros ir tyrimų centro „QuSpin“ pateikė įrodymų, kad NbRe lydinys elgiasi kaip tripletinis superlaidininkas.
Jei tai pasitvirtins, atradimas gali atverti naujus kelius sukinio (angl. spin) pagrindu veikiančiai elektronikai ir kvantinėms technologijoms.
„Tripletinis superlaidininkas yra vienas svarbiausių daugelio kietojo kūno fizikos tyrėjų siekių“, – teigė profesorius Jacobas Linderis.
Pasak jo, medžiagos, pasižyminčios tripletiniu superlaidumu, kvantinių technologijų – o ypač kvantinių kompiuterių – srityje laikomos savotišku „šventuoju graliu“.
Įprastiniai, vadinamieji singletiniai, superlaidininkai gali perduoti elektros srovę be jokios varžos.
Tačiau juose poromis susijungę dalelės neturi sukinio. Dėl to ribojamos jų taikymo galimybės sukinio elektronikoje (spintronikoje) ir kvantinėse sistemose, kurios remiasi ne krūvio, o būtent sukinio valdymu.
Apskritinis pasipriešinimo nebuvimas perduodant sukinį
Tripletiniai superlaidininkai yra kitokie, nes jų superlaidžiosios dalelės turi sukinį.
Pasak Linderio, „tai, kad tripletiniai superlaidininkai turi sukinį, turi labai svarbią pasekmę. Mes galime be jokios varžos transportuoti ne tik elektros srovę, bet ir sukinio srovę“.
Tai ypač svarbu, nes sukinys yra fundamentali elektronų savybė ir gali būti naudojamas informacijai užkoduoti bei perduoti.
Spintronika siekia naudoti sukinį vietoj elektrinio krūvio signalams apdoroti, taip potencialiai sumažinant energijos sąnaudas ir padidinant apdorojimo greitį.
„Viena didžiausių šiandienos kvantinių technologijų problemų – rasti būdą, kaip atlikti skaičiavimus pakankamu tikslumu“, – aiškino Linderis.
Nestabilumas ir klaidos išlieka esminiais barjerais bandant padidinti kvantinių kompiuterių mastelį. Medžiagos, galinčios užtikrinti nuostolingai nešvaistantį sukinio perdavimą, galėtų padėti spręsti šią problemą.
Tyrėjai bendradarbiavo su eksperimentinės fizikos specialistais Italijoje, kad ištirtų NbRe – niobio ir renio lydinį.
Jų matavimai rodo, kad ši medžiaga elgiasi kitaip, nei būtų galima tikėtis iš įprasto singletinio superlaidininko.
„Savo publikuotame straipsnyje parodome, kad medžiaga NbRe pasižymi savybėmis, suderinamomis su tripletiniu superlaidumu“, – sakė Linderis.
Vis dėlto jis pabrėžė, kad prieš darant galutines išvadas reikia atlikti daugiau tyrimų. „Dar per anksti vienareikšmiškai teigti, jog ši medžiaga yra tripletinis superlaidininkas.
Be kita ko, šį rezultatą turi patvirtinti ir kitos eksperimentinės grupės. Taip pat būtina atlikti papildomus tripletinio superlaidumo bandymus“, – pažymėjo mokslininkas.
Majoranos dalelės: kelias ir perspektyvos
Tripletiniai superlaidininkai siejami ir su egzotiškomis dalelėmis, vadinamomis Majoranos dalelėmis. Majoranos dalelė yra pati sau antidalelė ir laikoma perspektyvia kuriant stabilesnius kvantinius bitus.
Tokios dalelės galėtų leisti atlikti kvantinius skaičiavimus, kurie būtų mažiau jautrūs aplinkos triukšmui.
Kita NbRe lydinio stiprybė – jo darbinė temperatūra. Ši medžiaga tampa superlaidžia esant maždaug 7 kelvinams.
Nors tai vis dar yra labai žema temperatūra, ji gerokai aukštesnė už maždaug 1 kelvino temperatūrą, reikalingą kai kuriems kitiems tripletinių superlaidininkų kandidatams, todėl eksperimentus atlikti tampa praktiškiau.
„Mūsų eksperimentiniai tyrimai parodo, kad ši medžiaga elgiasi visiškai kitaip, nei tikėtumėmės iš įprasto singletinio superlaidininko“, – pridūrė Linderis.
Jei nepriklausomos tyrėjų grupės patvirtins šiuos rezultatus, NbRe gali tapti pagrindine platforma, derinančia superlaidumą ir spintroniką naujos kartos kvantiniuose įrenginiuose.
