Полностью оптическое сверхпроводящее считывание кубитов

В яростной гонке за за масштабируемыми квантовыми компьютерами группа физиков из команды профессора Йоханнеса Финка из Институте науки и технологий Австрии (ISTA) сумела преодолеть важное ограничение — добилась полностью оптического считывания сверхпроводящих кубитов, выведя технологию за пределы ее нынешних ограничений, и значительно сократила количество криогенного оборудования. Их выводы опубликованы в журнале Nature Physics.

Признаки сверхпроводимости в тонких плёнках при комнатной температуре и боковом сжатии

Учёным из Стэнфорда и SLAC под руководством Гарольда Хванга, директора Стэнфордского института материаловедения и энергетических наук (SIMES) удалось стабилизировать сверхпроводимость в никелата (тонких плёнках) при комнатной температуре. Вместо того чтобы применять внешнее давление, исследователи использовали подложки — материалы, которые поддерживают тонкие пленки, но также добавили боковое сжатие, заставляя атомную структуру никелата корректироваться во время роста. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Ограничения астрофизического уравнения состояния в цветовой сверхпроводящей щели

Образование пар (спаривание) кварков при чрезвычайно высокой плотности, так же как и электроны в сверхпроводнике, называется цветовой сверхпроводимостью. Силу спаривания внутри цветного сверхпроводника трудно рассчитать, и учёные давно знают связь силы с давлением плотной материи. Измерение размера нейтронных звезд и того, как они деформируются во время слияний, сообщает нам их давление и подтверждает, что нейтронные звезды действительно являются самой плотной видимой материей во Вселенной. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, чтобы вывести свойства кварковой материи при еще более высоких плотностях (где материя наверняка является цветным сверхпроводником), были использованы наблюдения нейтронных звезд. Представление о давлении и плотности в ядрах различных нейтронных звезд дали наземные радиотелескопы NICER и LIGO/Virgo.

Квантовый холодильник с термическим приводом автономно сбрасывает сверхпроводящий кубит

Учёные из Технологического университета Чалмерса (Швеция) и Университета Мэриленда (США) разработали новый тип холодильника, который может автономно охлаждать сверхпроводящие кубиты для записи низких температур, открывая путь для более надежных квантовых вычислений. Устройство описано в статье журнала Nature Physics. Квантовый холодильник основан на сверхпроводящих схемах и питается от тепла из окружающей среды. Он может охлаждать целевой кубит до 22 милликельвинов без внешнего управления. Учёные смогли увеличить вероятность того, что кубит будет находиться в основном состоянии перед вычислением, до 99,97%, что значительно лучше, чем то, чего могли достичь предыдущие методы, то есть между 99,8 и 99,92%. Разница небольшая, но при выполнении нескольких вычислений она приводит к значительному повышению производительности.

Квантовый пробой сверхпроводимости первого порядка в аморфном сверхпроводнике

Группа физиков из Университета Гренобля в Альпах (CNRS) во Франции в сотрудничестве с коллегой из Технологического института Карлсруэ в Германии наблюдала странный квантовый фазовый переход в пленках оксида индия. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, группа использовала микроволновую спектроскопию для изучения внутренних свойств и поведения пленок оксида индия при их переходе между сверхпроводящим и изолирующим состояниями.

Определены энергетические параметры новых сверхпроводников

Сотрудники кафедры физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова впервые исследовали сверхпроводящие (СП) свойства высокотемпературных железосодержащих пниктидов нового семейства 1144 — CaKFe4As4 — и напрямую определили его фундаментальные энергетические параметры. Статья опубликована в журнале «Письма в ЖЭТФ» и отмечена как «Выбор редакции». Работа проводилась при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (грант No 075-15-2021-1353).

Экспериментальное подтверждение существования нового типа сверхпроводника на основе электронной нематичности

Команда учёных под руководством Йельского университета нашла убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящего материала, фундаментального научного прорыва, который может открыть дверь к созданию сверхпроводимости — потока электрического тока без потери энергии — по-новому. Это открытие также оказывает ощутимую поддержку давней теории сверхпроводимости, согласно которой она может быть основана на электронной нематичности, фазе материи, в которой частицы нарушают свою вращательную симметрию. В эксперименте учёные охлаждали материалы на основе железа до температуры менее 500 милликельвинов в течение нескольких дней. Для отслеживания материала они использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который снимает изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Изображения СТМ позволили найти разрыв, который точно соответствует сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.

Новый сверхпроводящий кубит может работать без окружения магнитным полем

Команда компьютерных инженеров из Национального института информационных и коммуникационных технологий, корпорации NTT и Университета Нагои разработала, как они утверждают, первый в мире сверхпроводящий кубит, который может работать без необходимости окружающего магнитного поля. В своей статье, опубликованной в журнале Communications Materials, группа описывает, как они использовали ферромагнитный джозефсоновский переход для создания потокового кубита и насколько хорошо он работал. Учёные обнаружили, что использование π-перехода устраняет необходимость в катушках и производимом ими шуме. Он также допускает сдвиг фазы на 180°, что, как отмечают исследователи, позволяет кубиту функционировать независимо там, где он работает с максимальной эффективностью. Чтобы создать π-переход, исследователи объединили ферромагнитное устройство Джозефсона с ранее разработанной технологией нитридных сверхпроводящих кубитов NICT. Проведенные к настоящему моменту испытания показали, что новый тип кубита способен демонстрировать свойства когерентности, хотя они все же немного короче, чем конструкции без π-переходов.

Прямое измерение фазового соотношения тока sin(2φ) в графеновом сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве

Исследователи из Университета Гренобль-Альпы недавно продемонстрировали прямое измерение тонкого эффекта, а именно фазового соотношения тока sin (2φ), в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве на основе графена, основанном на перестраиваемых затворах графеновых джозефсоновских переходах. Используемый метод измерений, изложенный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может способствовать разработке более стабильных сверхпроводящих кубитов, менее склонных к декогеренции. Экспериментальная установка основывалась на усовершенствованном методе одновременного контроля и считывания текущего фазового соотношения пары джозефсоновских переходов. Показано, что, объединив два графеновых джозефсоновских перехода в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве, можно получить фазовое соотношение тока sin(2φ) благодаря контролю интерференционных эффектов между куперовскими парами с помощью магнитного поля.

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.