Секрет надпровідності графена забезпечить прорив квантових обчислень: деталі

Уперше у світі дослідники Массачусетського технологічного інституту (MIT) виміряли надтекучу жорсткість. Про це пише Interesting Engineering.

Це може допомогти розкрити його потенціал як надпровідного матеріалу, а також використовувати його як "будівельний блок" для квантових комп'ютерів у майбутньому.

Зовсім недавно дослідники виявили, що якщо накласти один на одного два аркуші графену під точним кутом, матеріал набуває скрученої структури, але також — додаткових властивостей, таких як надпровідність.

У новій структурі, відомій як двошаровий графен "під кутом", або скорочено MATBG, електронні пари не відштовхуються одна від одної, як це зазвичай відбувається у звичайних матеріалах. Замість цього вони утворюють надплинну рідину, що дозволяє їм вільно текти крізь матеріал.

Наскільки легко ці електронні пари течуть, залежить від безлічі умов і в науковому співтоваристві називається надтекучою жорсткістю. Розуміння властивостей надплинної жорсткості MATBG може допомогти вченим з'ясувати, чому матеріал поводиться як надпровідник.

Для вимірювання надтекучої жорсткості вчені поміщають матеріал у мікрохвильовий резонатор, де вимірюються коливання електричного сигналу на мікрохвильових частотах. Коли надпровідний матеріал поміщається в цей пристрій, він змінює резонансну частоту, пов'язану з надтекучою жорсткістю. Однак пристрій завжди використовувався для великих і товстих матеріалів. MATBG же мікроскопічно тонкий.

Щоб виміряти його, дослідникам довелося прикріпити його до надзвичайно делікатного матеріалу і встановити контакт без втрат. Команда звернулася по допомогу до Вілла Олівера з MIT, який працює над розробкою делікатних двовимірних матеріалів для створення квантових комп'ютерів у майбутньому.

Дослідники використовували алюміній, матеріал, який група Олівера регулярно використовувала у своїх квантових експериментах, і матеріал, який використовувався для виготовлення резонаторного пристрою. Вони підключили алюмінієві дроти до структури MATBG, а потім з'єднали її з резонатором.

Після відправки мікрохвильових сигналів через резонатор команда виміряла кінетичну індуктивність матеріалу, яку можна перетворити для отримання значень надтекучої жорсткості. Дивно, але дослідники виявили, що значення було набагато більшим, ніж передбачалося.

Дослідники пов'язують це з квантовою геометрією матеріалу. Результати відкривають шлях до використання матеріалу для створення квантових комп'ютерів у майбутньому.

Нагадаємо, кілька компаній та установ прагнуть удосконалити технологію квантових обчислень. Нещодавно вчені Массачусетського технологічного інституту досягли світового рекорду точності одного кубіта в 99,998%.