Фантастика: сверхпроводники заставят работать квантовые компьютеры без потери энергии

Исследователи из Италии, Швейцарии и Германии открыли третий тип сверхпроводимости, который может улучшить новые приложения для квантовых вычислений и не только, пишет Interesting Engineering.

Открытые более века назад, сверхпроводники известны своей способностью проводить электричество, не оказывая никакого сопротивления. Однако эта способность существует только в ограниченных условиях, когда температура падает до -273 градуса Цельсия. Исследователи впервые продемонстрировали высокотемпературную сверхпроводимость в 1986 году, что помогло развить достижения в таких областях, как магнитно-резонансная томография (МРТ) и квантовые вычисления. Однако существовало только два типа сверхпроводников. Теперь третий тип может проложить путь к новым приложениям и исследованиям.

Сверхпроводящие материалы традиционно классифицируются на типы I и II. Полупроводники типа I вытесняют свои магнитные поля до тех пор, пока напряженность магнитного поля не устранит их сверхпроводящие свойства. Сверхпроводники типа II могут находиться в обычных и сверхпроводящих состояниях. Они также позволяют магнитным полям проникать в материал через квантованный поток, прежде чем разрушить сверхпроводимость. Проникновение приводит к образованию сверхтоковых вихрей, которые вызывают конечное сопротивление и потерю энергии. Это требует создания специальных механизмов закрепления для их предотвращения.

Но сверхпроводники типа III не создают никакого сопротивления. Это означает, что они сохраняют свои сверхпроводящие свойства даже в приложенных магнитных полях, и нет необходимости создавать специальный механизм закрепления вихрей, что является хорошей практической проблемой в обычных сверхпроводниках II типа.

Под воздействием сильных внешних магнитных полей сверхпроводимость сверхпроводников III типа разрушается, но не при этом не наблюдается разрыв куперовских пар, ответственных за сверхпроводящие свойства. Это гарантирует, что нормальные ядра не образуются в вихрях, а бездиссипативное поведение открывает новые возможности для сверхпроводящих устройств.

Открытие, сделанное исследователями из Университета Перуджи (Италия), SwissScientific (Швейцария) и Terra Quantum (Германия) находится в разработке. Ученые впервые теоретически обосновала свойства третьего типа сверхпроводника еще в 1996 году и добилась технических успехов в отношении его топологических достижений в 2021 году. В прошлом году исследовательская группа успешно предсказала поведение сопротивления сверхпроводника и доказала это с помощью экспериментальных демонстраций.

Теперь Terra Quantum ищет сверхпроводящие кубиты, которые могут работать при повышенных температурах. Она нашла решение в сверхпроводниках типа III. Сверхпроводящие кубиты обещают произвести революцию во всей индустрии квантовых вычислений, предоставив кубиты, работающие без потерь мощности, заявили ученые.