Сильные корреляции и сверхпроводимость в супермуаровой решетке

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны, Свободного университета Берлина и других институтов обнаружили сильную сверхпроводимость в супермуаровой решетке — скрученной трехслойной структуре графена с нарушенной симметрией и магическим углом, в которой перекрываются несколько муаровых узоров. Статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может открыть новые возможности для разработки квантовых материалов.

Майорановские кубиты становятся читаемыми благодаря тому, что квантовая емкость обнаруживает четные и нечетные состояния

Топологические кубиты подобны сейфам для квантовой информации — вместо хранения данных в определенном месте, они распределяют их нелокально по паре специальных состояний, известных как нулевые моды Майораны. Именно эта характеристика делает их такими ценными для квантовых компьютеров. Они по своей природе устойчивы к локальному шуму, вызывающему декогеренцию, поскольку для искажения информации сбой должен был бы повлиять на систему в глобальном масштабе. Это же достоинство стало их экспериментальной ахиллесовой пятой — как "прочитать" или "обнаружить" свойство, которое не присутствует ни в одной конкретной точке? Международная группа учёных смогла расшифровать информацию, хранящуюся в этих квантовых битах. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Достигнуто нулевое трение в макроскопических масштабах

Когда два объекта скользят друг по другу, любая шероховатость на их поверхностях почти неизбежно будет оказывать сопротивление движению, создавая силу трения. Однако в 2004 году физики показали, что трение между двумя графитовыми поверхностями можно практически устранить, просто повернув их молекулярные структуры. Впервые китайские физики практически полностью устранили трение между двумя поверхностями (структурная сверхсмазка) в масштабах, видимых невооруженным глазом. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Подавление диффузии углерода в железе внешним магнитным полем

В 1970-х годах учёные заметили, что некоторые стали проявляют лучшие свойства при термообработке в магнитном поле, но идеи, объясняющие это явление, были лишь концептуальными. Учёные впервые представили количественное объяснение того, как магнитные поля замедляют движение атомов углерода в железе. Предыдущие объяснения этого поведения были в лучшем случае феноменологическими. Результаты компьютерного моделирования, опубликованные в журнале Physical Review Letters,  показывают, что выравнивание магнитного поля изменяет энергетические барьеры между атомными "клетками". Это позволяет снизить энергетические затраты и выбросы CO₂, связанные с обработкой стали.

Первое наблюдение динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале

Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн сообщили о первом наблюдении динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, объединяют идеи ядерной физики и физики высоких энергий с материаловедением и физикой конденсированных сред. В работе приводится попытка объяснить, как взаимодействие между симметрией и магнетизмом может усиливать электромагнитные волны.

Высокотемпературная сверхпроводящая катушка карманного типа обеспечивает суммарное магнитное поле 44,86 Тесла

Исследовательская группа под руководством Куан Гуанли и Цзян Дунхуэя из Лаборатории высоких магнитных полей Хэфэйских институтов физических наук Китайской академии наук (CHMFL) разработала высокотемпературную сверхпроводящую (ВТСП) катушку «карманного типа», достигнув рекордного суммарного магнитного поля в 44,86 Тесла. Катушка, намотанная с использованием лент REBa₂Cu₃O₇₋ₓ (REBCO) отечественного производства, генерировала 28,20 Тл при нулевом поле в ванне с жидким гелием и создавала дополнительно 10,36 Тл внутри стационарного магнитного поля 34,5 Тл водоохлаждаемого магнита WM5.

Шаги Шапиро в сильно взаимодействующих ферми-газах

Впервые учёные наблюдали знаменитые ступени Шапиро — ступенчатый квантовый эффект — в ультрахолодных атомах. В эксперименте переменный ток был приложен к джозефсоновскому переходу, образованному атомами, охлажденными почти до абсолютного нуля и разделенными чрезвычайно тонким барьером из лазерного света. Оказалось, что атомы смогли преодолеть этот барьер коллективно и без потери энергии. Они вели себя так, как если бы, благодаря квантовому туннелированию, барьер был прозрачным. По мере протекания осциллирующего тока через переход разница химических потенциалов между двумя сторонами изменялась не плавно, а увеличивалась дискретными, равномерно расположенными ступенями, подобно подъему по квантовой лестнице. Высота каждой ступени напрямую определяется частотой приложенного тока, и эти ступенчатые разности химических потенциалов являются атомным аналогом ступеней Шапиро в обычных джозефсоновских переходах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Аномальная зависимость волны плотности заряда и реконструкции поверхности Ферми от давления в BaFe₂Al₉

Учёные заменили низкие температуры высоким экстремальным давлением — открыт способ эффективной передачи электрического тока через определенные материалы при комнатной температуре. Это открытие может произвести революцию в сверхпроводимости и изменить подходы к сохранению и генерации энергии. Исследование показывает, что поведение волн зарядовой плотности не только усиливается под экстремальным давлением, но и может проявляться при комнатной температуре, что, по мнению авторов, является редким и захватывающим открытием. Этот вывод резко контрастирует с тем, что обычно наблюдается в других двумерных материалах, где волны зарядовой плотности ослабевают под давлением. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Обнаружено, что электрон-фононные взаимодействия в кристаллах квантуются фундаментальной константой

Исследование, опубликованное в журнале Chemical Physics Impact под руководством Масаэ Такахаси из Университета Тохоку, показывает, что сила электрон-фононной связи всегда является целым кратным постоянной тонкой структуры, умноженной на постоянную Больцмана. Другими словами, в ходе каждого взаимодействия передаётся примерно одна из 137 частей энергии фонона. Высокая точность измерений электрон-фононной связи была достигнута благодаря передовой терагерцовой спектроскопии, которая исследует колебания в диапазоне энергий от инфракрасного до микроволнового. Данное исследование раскрывает универсальное квантовое правило, управляющее взаимодействием электронов с колебаниями решетки внутри кристаллов.

Эффекты Фарадея, возникающие в оптическом магнитном поле

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что магнитная составляющая света играет непосредственную роль в эффекте Фарадея, опровергнув 180-летнее предположение о том, что имеет значение только электрическое поле. Результаты, опубликованные в журнале Scientific Reports, показывают, что свет может магнитно воздействовать на материю, а не только освещать её. Это открытие открывает новые возможности в оптике, спинтронике и квантовых технологиях. Исследование было проведено под руководством доктора Амира Капуа и Бенджамина Ассулина из Института электротехники и прикладной физики Еврейского университета в Иерусалиме. В нём впервые представлено теоретическое доказательство того, что осциллирующее магнитное поле света непосредственно способствует эффекту Фарадея – явлению, при котором поляризация света вращается при прохождении через материал, находящийся под воздействием постоянного магнитного поля.