Учени създадоха свръпроводяща верига със свойства, които дълго време се смятаха за невъзможни. Как? Като замениха един от типичните за нея материали с такъв, който притежава квантови свойства.
Откритието, направено от изследователи от Германия, Нидерландия и САЩ преобръща представите ни за естеството на свръпроводящите вериги, които битуват близо век, както и как техните токове могат да бъдат опитомени и използвани за практични цели.
Високоскоростните вериги, генериращи минимално количество отпадъци, базирани на физиката на свръхпроводимостта, имат потенциала да отведат технологията на свръхкомпютрите до съвършено друго ниво.
За съжаление, характеристиките, които правят тази безпроблемна форма на електрически ток толкова удобна, създават и безкрайни предизвикателства при проектирането на свръхпроводящи версии на обикновени електрически компоненти.
Да вземем за пример нещо съвсем просто като диода например. Този основен елемент от електрониката е своеобразен еднопосочен знак за токовете, който регулира, преобръща и рафинира движенията на електроните.
В свръхпроводящите материали идентичността на тези индивидуални електрони се размива. Това поражда образуването на т.нар. двойки на Купър – всяка частица в тях притежава умението да избягва енергийните удари на по-типичния електрически ток.
Без действащите обичайни закони на съпротивлението обаче учените не успяват да накарат свръхпроводящите електрони да се движат в една посока, тъй като те винаги демонстрират т.нар. „реципрочно“ поведение.
Това фундаментално предположение – че свръхпроводимостта не може да наруши реципрочността (поне не и без манипулиране на магнитното поле) – битува още от зората на проучванията в тази област.
Сега обаче нов експеримент, че използването на квантов компонент може да накара дори двойките на Купър да се движат в една посока.
Т.нар. Джоузефсънови връзки представляват тънки ивици от несвръхпроводящ материал, които разделят двойка материали, които са свръхпроводници. Ако материалът е достатъчно тънък, електроните могат да проникнат директно и напълно безпроблемно през тях.
Под определено ниво този „свръхток“ няма напрежение. В определена критична точка се появява напрежение. То се колебае светкавично във вълни, които могат да намерят най-различни приложения, включително в квантовите компютри.
Преди това бе възможно единствено с помощта на външни магнитни полета. Учените обаче откриват, че ако използват 2D решетка, базирана на метала ниобий, те могат да разчитат единствено на квантовите свойства на материала.
Изследването е публикувано в Nature.
Източник: Science Alert
