Японские ученые открыли способ направлять квантовые вихри

Ученые из японского Центра наноархитектурных материалов обнаружили, что атомные выступы могут более чем в тысячу раз облегчить движение квантовых вихрей в сверхпроводниках, открывая перспективы для создания более эффективной электроники.

Научные издания сообщают об открытии, которое может иметь значительное значение для развития технологий. Исследователи выяснили, что мельчайшие выступы высотой всего в один атом способны точно направлять квантовые вихри в сверхпроводниках, облегчая их движение в заданном направлении более чем в тысячу раз.

ScienceDaily ссылается на исследовательские работы и отмечает, что

сверхпроводники являются необычными материалами, которые при охлаждении ниже критической температуры могут проводить электрический ток без сопротивления.

Это уникальное свойство делает их чрезвычайно перспективными для создания сверхэнергоэффективной электроники и иных передовых технологий. Научная группа из Японии, работающая в Центре наноархитектурных материалов (MANA), обнаружила, что малые атомарные выступы способны направлять движение квантовых вихрей в сверхпроводниках.

Квантовые вихри Джозефсона, которые появляются там, где магнитные поля проникают в материал, влияют на его характеристики из-за создаваемого ими сопротивления. В ходе исследований ученые изучали атомарно тонкий индиевый слой на кремниевой подложке Si(111) с регулярными ступеньками, задействуя сканирующий туннельный микроскоп для наблюдений. Они обнаружили, что вдоль выступов квантовые вихри перемещаются более чем в тысячу раз легче, чем поперек, при этом регулировка возможна с помощью изменения температуры или магнитного поля.

При магнитном поле от 0,10 до 0,20 Тл барьер для движения вдоль ступенек практически исчезал. Несмотря на то, что для практического применения требуется дальнейшая доработка, данное открытие способно способствовать созданию сверхпроводящей электроники, которая будет потреблять меньше энергии и повышать эффективность обработки информации.