Пощечина Google и IBM. Китайские физики создали сверхпроводящий диод при 77 кельвинах — без миллиардных бюджетов
NewsMakerИсследователи добились высокой эффективности и обошлись без внешнего магнитного поля.
Диод обычно ассоциируется с простой идеей: в одну сторону ток проходит легче, в другую заметно хуже. А теперь представьте, что такой «односторонний» элемент работает в сверхпроводнике, где электричество течет без сопротивления и, что особенно важно для квантовых схем, потенциально с куда меньшим уровнем паразитного шума. Именно такой эффект впервые показали исследователи из Китая, причем не при экстремально низких температурах, а на уровнях, близких к «практичным» для криогенной техники. Работа опубликована в Nature Physics.
Классический диодный эффект означает асимметрию отклика: при одинаковых условиях в одном направлении ток идет охотнее, чем в противоположном. Долгое время считалось, что подобное поведение характерно лишь для обычной электроники, а в сверхпроводниках реализовать его сложно. Ситуация изменилась в 2020 году, когда группа из Японии впервые продемонстрировала диодный эффект в сверхпроводнике. С тех пор тема стала одной из заметных в контексте квантовых вычислений, где каждый лишний источник шума может разрушать хрупкие квантовые состояния.
Проблема в том, что большинство известных сверхпроводящих «диодов» работали примерно при 10 кельвинах и часто требовали внешнего магнитного поля. Кроме того, эффективность диодного поведения нередко оказывалась невысокой. Руководитель новой работы Дин Чжан из Университета Цинхуа и Пекинской академии квантовой информатики прямо указывает на эти ограничения и на общую боль всей области: чем выше критическая температура сверхпроводника, тем ближе реальное применение, но добиться этого непросто.
Чтобы понять, почему температура так важна, стоит напомнить базовую механику сверхпроводимости. Ниже критической температуры электроны в материале могут связываться в пары Купера. Эти пары ведут себя как единые квантовые частицы и могут «собираться» в одно состояние так, что поток заряда перестает рассеиваться на дефектах и колебаниях кристаллической решетки. В итоге ток течет без сопротивления. Но у большинства материалов критические температуры крайне низкие, всего на считанные градусы выше абсолютного нуля, поэтому каждый шаг вверх по температурной шкале имеет практическую цену.
Диод обычно ассоциируется с простой идеей: в одну сторону ток проходит легче, в другую заметно хуже. А теперь представьте, что такой «односторонний» элемент работает в сверхпроводнике, где электричество течет без сопротивления и, что особенно важно для квантовых схем, потенциально с куда меньшим уровнем паразитного шума. Именно такой эффект впервые показали исследователи из Китая, причем не при экстремально низких температурах, а на уровнях, близких к «практичным» для криогенной техники. Работа опубликована в Nature Physics.
Классический диодный эффект означает асимметрию отклика: при одинаковых условиях в одном направлении ток идет охотнее, чем в противоположном. Долгое время считалось, что подобное поведение характерно лишь для обычной электроники, а в сверхпроводниках реализовать его сложно. Ситуация изменилась в 2020 году, когда группа из Японии впервые продемонстрировала диодный эффект в сверхпроводнике. С тех пор тема стала одной из заметных в контексте квантовых вычислений, где каждый лишний источник шума может разрушать хрупкие квантовые состояния.
Проблема в том, что большинство известных сверхпроводящих «диодов» работали примерно при 10 кельвинах и часто требовали внешнего магнитного поля. Кроме того, эффективность диодного поведения нередко оказывалась невысокой. Руководитель новой работы Дин Чжан из Университета Цинхуа и Пекинской академии квантовой информатики прямо указывает на эти ограничения и на общую боль всей области: чем выше критическая температура сверхпроводника, тем ближе реальное применение, но добиться этого непросто.
Чтобы понять, почему температура так важна, стоит напомнить базовую механику сверхпроводимости. Ниже критической температуры электроны в материале могут связываться в пары Купера. Эти пары ведут себя как единые квантовые частицы и могут «собираться» в одно состояние так, что поток заряда перестает рассеиваться на дефектах и колебаниях кристаллической решетки. В итоге ток течет без сопротивления. Но у большинства материалов критические температуры крайне низкие, всего на считанные градусы выше абсолютного нуля, поэтому каждый шаг вверх по температурной шкале имеет практическую цену.