Исследование сверхпроводимости подтверждает существование краевых сверхтоков

Если топологический материал является сверхпроводником, то и основная часть, и край являются сверхпроводящими, но ведут себя по-разному. Это удивительная ситуация, очень похожая на две соприкасающиеся лужи воды, которые не сливаются. Исследование в Nature Physics показывает, что сверхпроводящие краевые токи в топологическом материале теллуриде молибдена (MoTe₂) могут выдерживать большие изменения в «клее», который удерживает сверхпроводящие электроны парами. Это важно, поскольку именно спаривание электронов заставляет электричество свободно течь в сверхпроводнике. Когда MoTe₂ становится сверхпроводящим, сверхток (максимальный ток, который можно ввести, не разрушая сверхпроводимость) колеблется в магнитном поле. Краевой сверхток колеблется быстрее, чем в объеме, проявляясь как характерная модуляция объемного отклика.

Универсальное масштабирование Киббла–Зурека в атомной сверхтекучей жидкости Ферми

Механизм Киббла–Зурека (KZ) — это теоретическая структура, введенная физиками Томом Киббл и Войцехом Зуреком. Эта структура по сути описывает образование топологических дефектов, когда системы подвергаются неравновесным фазовым переходам. Исследователи из Сеульского национального университета и Института фундаментальных наук в Корее недавно наблюдали масштабирование KZ в однородном и сильно взаимодействующем ферми-газе при его переходе в сверхтекучее состояние. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может проложить путь для дальнейших экспериментальных исследований этой давней физической концепции. Центральное предсказание масштабирования KZ заключается в том, что количество квантовых вихрей должно масштабироваться по степенному закону относительно того, как быстро вы проходите через сверхтекучий фазовый переход. Настоящая изюминка исследования в том, что учёные наблюдали предсказанное поведение масштабирования KZ, используя как температуру, так и силу взаимодействия в качестве двух отдельных ручек управления.

Управляемые Андреевские связанные состояния в двухслойных графеновых джозефсоновских переходах от коротких до длинных пределов перехода

Исследователи успешно контролировали квантово-механические свойства связанных состояний Андреева в двухслойных графеновых переходах Джозефсона с использованием напряжения затвора. Статья опубликована в Physical Review Letters. В этой работе исследовательская группа использовала напряжение на затворе для управления квадратичной дисперсией энергии двухслойного графена, а также длиной сверхпроводящей когерентности в реальном времени. Используя туннельную спектроскопию, разработанную в их предыдущей работе, они наблюдали изменение связанных состояний Андреева при различных напряжениях на затворе в реальном времени и подтвердили, что экспериментальные результаты соответствуют теоретическим предсказаниям.

Джозефсоновский вихрь в переходе сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник можно использовать как носитель информации

Ученые МФТИ, МГУ, МИСИС и ВНИИА имени Духова совместно с коллегами из Франции реализовали новый вид ячейки памяти. Проведенные эксперименты и теоретическая модель подтвердили, что джозефсоновский вихрь в переходе «сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник» можно использовать как носитель информации. Принцип работы, заложенный в устройстве, позволит превзойти имеющиеся разработки по скорости и энергоэффективности. Результаты опубликованы в журнале Communications Physics. Для реализации ячейки памяти российские ученые с коллегами из Франции создали структуру, состоящую из двух сверхпроводящих электродов, разделенных слоем нормального металла. При приложении магнитного поля в этой структуре возникают вихри Джозефсона. В такой системе информация кодируется присутствием или отсутствием вихрей Джозефсона. «Сердцем» служит сверхпроводящий переход, соединенный с микроволновым резонатором. Считывание информации происходит путем измерения реакции резонатора на микроволновый сигнал. Этот метод не только не влияет на деликатное состояние вихрей Джозефсона, но и обеспечивает рекордную энергоэффективность.

Международная конференция — 39-е Совещание по физике низких температур

С 3 по 7 июня 2024 года состоится 39-е Совещание по физике низких температур (Международная конференция). Рабочие языки конференции – русский, английский. Тезисы (на русском или английском языке) будут изданы к началу работы конференции (с присвоением DOI). Конференция проводится в Большой Гостиной Научного центра РАН в Черноголовке, проживание планируется в гостинице Научного центра РАН в Черноголовке.

Открытие скрытой квантовой критической точки в двумерных сверхпроводниках

Аномальное металлическое состояние в магнитном поле при абсолютном нуле в двумерных сверхпроводниках возникает из-за существования квантовой критической точки. Другими словами, аномальное металлическое состояние представляет собой расширенное квантовое критическое основное состояние для перехода сверхпроводник-изолятор. Установлено, что квантовое движение линий магнитного потока происходит в аномальном металлическом состоянии с использованием термоэлектрического эффекта, в котором напряжение генерируется в зависимости от теплового потока (градиента температуры), а не тока. В исследовании были изготовлены и использованы тонкие пленки молибден-германий с аморфной структурой (двумерный сверхпроводник с однородной структурой и беспорядком). Его толщина составляет 10 нанометров.

Наблюдение джозефсоновских гармоник в туннельных переходах

Обнаружено, что туннельные переходы Джозефсона — фундаментальные строительные блоки сверхпроводящих квантовых компьютеров — более сложны, чем считалось ранее. Как и обертоны в музыкальном инструменте, гармоники накладываются на основной лад. Как следствие, поправки могут привести к тому, что квантовые биты станут в два-семь раз более стабильными. Туннельные переходы Джозефсона состоят из двух сверхпроводников с тонким изолирующим барьером между ними, и на протяжении десятилетий эта схема описывалась с помощью синусоидальной модели. Показано, что стандартная модель не может полностью описать джозефсоновские переходы, которые используются для создания квантовых битов. Для описания туннельного тока между двумя сверхпроводниками требуется расширенная модель, включающая высшие гармоники.

Сверхпроводящий кубит на основе скрученных купратных гетероструктур Ван-дер-Ваальса

Исследователи из Института сложных систем CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), Института химической физики твердого тела Макса Планка и других институтов по всему миру недавно представили новый сверхпроводящий кубит с емкостным шунтированием, который они назвали «флауэрмоном». Этот кубит, представленный в Physical Review Letters, основан на скрученных купратных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса. Новый кубит, представленный исследователями, по существу состоит из одного перехода Ван-дер-Ваальса-Джозефсона BSCCO. Этот переход имеет угол закручивания около 45°, шунтируется большим конденсатором и считывающим сверхпроводящим резонатором.

Экспериментальное исследование флуктуаций в квантовых устройствах

Используя платформу квантового отжига D-Wave, обнаружено, что флуктуации могут снизить общую энергию взаимодействующих магнитных моментов, и это понимание может помочь снизить стоимость квантовой обработки в устройствах. Учёные исследовали сложное взаимодействие примерно 2000 кубитов внутри асимметричной гексагональной решетки. Они фиксировали влияние факторов, которые вызывают беспорядок на магнитные моменты — небольшого магнитного поля, создаваемого сверхпроводящими кубитами. Результаты доказали противоречивый аргумент: при некоторых физических условиях конфигурации с кластерным распределением дефектов становятся более вероятным состоянием, бросая вызов традиционным предположениям о взаимосвязи между беспорядком и энтропией.