Почти открыт первый топологический сверхпроводник

Все сверхпроводники переносят электрические заряды без какого-либо сопротивления, но достигают этого состояния по-разному. С начала 2000-х годов ученые ищут особый «топологический» тип сверхпроводника, основанный на сложной хореографии субатомных частиц.

До сих пор ни один сверхпроводник не был окончательно признан топологическим, но в паре новых статей исследователи из Центра квантовых материалов (QMC) Университета Мэриленда (UMD) и их коллеги представили самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования одного из них.

Дителлурид урана (UTe₂) обладает многими отличительными признаками топологического сверхпроводника, хотя всё ещё сохраняется возможность найти остроумное альтернативное объяснение наблюдениям сотрудников UMD.

Статья, опубликованная в журнале Science, показывает, что в UTe₂ одновременно существуют не один, а два вида сверхпроводимости. Используя этот результат, исследователи смогли сузить количество возможных типов наблюдаемой сверхпроводимости до двух вариантов, оба из которых, по мнению теоретиков, являются топологическими.

Ещё одна статья — в журнале Nature Communications — посвящена необычным эффектам на поверхности того же материала, согласующимся с поведением гипотетических топологически защищенных мод Майораны. По прогнозам, майорановские моды — экзотические частицы, которые ведут себя как половина электрона, должны возникать на поверхности топологических сверхпроводников.

Уникальные свойства майорановских мод делают их многообещающей основой для кубитов. Кодирование квантовой информации в несколько разнесённых майоранов должно сделать её практически невосприимчивой к локальным возмущениям, которые до сих пор были проклятием квантовых компьютеров.

Но даже если допустить, что на поверхности UTe₂ кишмя кишат моды Майораны, в настоящее время у учёных не имеется очевидных способов их контроля и изоляции. Больше возможностей в этом смысле могла бы предоставить тонкая плёнка дителлурида урана (вместо кристаллов, использовавшихся в эксперименте). Синтез таких плёнок и станет следующим заданием команды исследователей, после чего они приступят к попыткам создания функциональных устройств.

По мнению авторов, учитывая, что придётся создавать новое оборудование для работы с радиоактивным материалом, всё это затянется на несколько лет, однако главное, что безумная идея топологического кубита наконец-то начинает обретать реальные очертания.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365