|
Обнаружили в сверхпроводниках нанозвезды
|
|
|
|
Физики из Франции и России обнаружили, что магнитные атомы в двумерном слое сверхпроводника создают возмущения, которые выглядят как осциллирующие "нанозвезды", статью с результатами своей работы ученые опубликовали в Nature Physics.
|
|
|
|
"Мы показали, что переход от трех измерений к двум приводит к увеличению "дальности" распространения состояний Ю-Шиба-Русинова. Эти "звезды" более устойчивы и более пригодны для создания новых топологически защищенных состояний. Из цепочек состояний Ю-Шиба-Русинова можно собирать неабелевы анионы, которые в свою очередь могут служить элементами будущих квантовых компьютеров", — приводятся в сообщении пресс-службы МФТИ слова соавтора исследования, руководителя лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ Василий Столяров.
|
 |
|
Для исследований использовалась кристаллическая решетка диселенида ниобия толщиной два-три атома. С помощью сверхнизкотемпературного сканирующего туннельного микроскопа ученые впервые увидели возбужденные состояния Ю-Шиба-Русинова вокруг единичных магнитных атомов железа. Оказалось, что в этих двумерных сверхпроводниках состояния простираются на десятки нанометров, то есть в десять раз дальше, чем в обычных трехмерных сверхпроводниках. При этом, возмущенная область имела форму шестиконечной электронной "звезды", лучи которой были вытянуты вдоль осей кристаллической решетки диселенида ниобия.
|
|
|
|
Эксперименты, описанные в статье, проводились в Париже. В настоящее время в лаборатории "Топологические квантовые явления в сверхпроводящих системах" МФТИ создаются экспериментальные установки для получения результатов столь же высокого класса. Основная цель этой лаборатории, созданной в 2014 году на средства мегагранта, выигранного профессором нидерландского университета Твенте Александром Голубовым, — исследования квантовых свойств новых сверхпроводниковых и топологически защищенных материалов, а также гибридных искусственных систем на их основе.
|
|
|
|
Последние 20 лет ученые пытаются создать квантовые системы, которые могут превзойти классические компьютеры на базе полупроводников, чей потенциал развития уже почти исчерпан. Сейчас изучается целый ряд систем-"кандидатов", на базе которых можно создать компоненты квантового компьютера. Главная проблема, которая препятствует созданию таких вычислительных машин — высокая чувствительность наномира к внешним воздействиям, которые разрушают квантовые состояния. Одно из перспективных направлений — использование топологически защищенных электронных состояний, устойчивых к декогеренции. Почти идеальным кандидатом здесь могут быть неабелевы анионы, которые представляют собой не отрицательные ионы, а особые возбуждения в двумерных квантовых системах в присутствии магнитного поля.
|
|
|
|
Теория предсказывает, что такие неабелевы анионы могут появляться в двумерной «жидкости» из электронов в сверхпроводнике под воздействием локального магнитного поля. Электронная жидкость при этом становится вырожденной, то есть электроны могут иметь разные состояния при одном и том же уровне энергии. На суперпозицию нескольких анионов нельзя воздействовать, не перемещая их, поэтому она идеально защищена от возмущений.
|
|
|
|
Во второй половине 1960-х годов трое физиков из Китая, СССР и Японии независимо друг от друга предсказали, что магнитные атомы, добавленные в сверхпроводник, должны создают вокруг себя особые возбужденные состояния — стоячие волны электронных и дырочных колебаний, названные в часть первооткрывателей состояниями Ю-Шиба-Русинова. Расчеты показывали, что в окрестностях этих состояний могут возникать области топологической проводимости, где ток может течь только в одном направлении. Однако до недавнего времени это предсказание не было подтверждено экспериментально.
|
|
|
|
http://ria.ru/science/20151013/1300984970.html
|
