Фантастика: надпровідники змусять працювати квантові комп'ютери без втрати енергії

Надпровідники III типу можуть функціонувати навіть за наявності зовнішніх магнітних полів.

Дослідники з Італії, Швейцарії та Німеччини відкрили третій тип надпровідності, який може поліпшити нові додатки для квантових обчислень і не тільки, пише Interesting Engineering.

Відкриті понад століття тому, надпровідники відомі своєю здатністю проводити електрику, не чинячи жодного опору. Однак ця здатність діє тільки в обмежених умовах, коли температура падає до -273 градусів Цельсія. Дослідники вперше продемонстрували високотемпературну надпровідність у 1986 році, що допомогло розвинути досягнення в таких галузях, як магнітно-резонансна томографія (МРТ) і квантові обчислення. Однак було тільки два типи надпровідників. Тепер третій тип може прокласти шлях до нових застосувань і досліджень.

Надпровідні матеріали традиційно класифікуються на типи I і II. Напівпровідники типу I витісняють свої магнітні поля доти, доки напруженість магнітного поля не усуне їхні надпровідні властивості. Напівпровідники типу II можуть перебувати у звичайних і надпровідних станах. Вони також дозволяють магнітним полям проникати в матеріал через квантований потік, перш ніж зруйнувати надпровідність. Проникнення призводить до утворення надструмових вихорів, які викликають кінцевий опір і втрату енергії. Це вимагає створення спеціальних механізмів закріплення для їх запобігання.

Але надпровідники типу III не створюють жодного опору. Це означає, що вони зберігають свої надпровідні властивості навіть у прикладених магнітних полях, і немає необхідності створювати спеціальний механізм закріплення вихорів, що є хорошою практичною проблемою у звичайних надпровідниках II типу.

Під впливом сильних зовнішніх магнітних полів надпровідність надпровідників III типу руйнується, але водночас не спостерігається розрив куперівських пар, відповідальних за надпровідні властивості. Це гарантує, що нормальні ядра не утворюються у вихорах, а бездисипативна поведінка відкриває нові можливості для надпровідних пристроїв.

Відкриття, зроблене дослідниками з Університету Перуджі (Італія), SwissScientific (Швейцарія) і Terra Quantum (Німеччина) перебуває в розробці. Науковці вперше теоретично обґрунтували властивості третього типу надпровідника ще 1996 року і досягли технічних успіхів щодо його топологічних досягнень 2021 року. Минулого року дослідницька група успішно передбачила поведінку опору надпровідника і довела це за допомогою експериментальних демонстрацій.

Тепер Terra Quantum шукає надпровідні кубіти, які можуть працювати за підвищених температур. Вона знайшла рішення в надпровідниках типу III. Надпровідні кубіти обіцяють зробити революцію в усій індустрії квантових обчислень, надавши кубіти, що працюють без втрат потужності, заявили вчені.