Гарвард сообщает о прорыве в технологии высокотемпературных сверхпроводников

к Клаус Мюллер
5 Комментарии
High-Temperature Superconductors

Группа ученых из Гарварда под руководством Филипа Кима совершила новаторский скачок в технологии сверхпроводников, разработав высокотемпературный сверхпроводящий диод с использованием купратов, что является значительным достижением в области квантовых вычислений. Это нововведение знаменует собой жизненно важную веху в исследовании и контроле над экзотическими материалами и квантовыми состояниями. Источник: SciTechPost.com

Методология производства может помочь в открытии новых материалов.
Гарвардская команда Филипа Кима возглавляет инновации в области высокотемпературных сверхпроводников с использованием купратов.
Создал первый в истории сверхпроводящий диод, что продвинуло вперед область квантовых вычислений.
Достигнут контроль над квантовыми состояниями и направленным сверхтоком в BSCCO.

Сверхпроводники, которые обеспечивают безупречный поток электронов без потерь, уже давно очаровывают физиков. Однако эти материалы обычно проявляют свои квантово-механические свойства только при чрезвычайно низких температурах – чуть выше абсолютного нуля, что ограничивает их практическое использование.

Профессор физики и прикладной физики Гарварда Филип Ким и его команда продемонстрировали новый подход к изготовлению и манипулированию купратами, классом высокотемпературных сверхпроводников. Этот прорыв открывает путь к разработке новых форм сверхпроводимости в ранее недостижимых материалах.

Используя специальную технологию изготовления низкотемпературных устройств, группа Кима представила в журнале Science потенциального кандидата на создание первого высокотемпературного сверхпроводящего диода. Это устройство, изготовленное из тонких кристаллов купрата, может стать важным компонентом в новых областях, таких как квантовые вычисления, которые зависят от кратковременных механических явлений, которые сложно поддерживать.

Иллюстрация слоистого скрученного купратного сверхпроводника с фоновыми данными. Авторы и права: Люси Йип, Йоши Сайто, Алекс Цуй, Фрэнк Чжао

Ким подчеркивает возможность создания высокотемпературных сверхпроводящих диодов без необходимости использования магнитных полей, что открывает новые возможности для изучения экзотических материалов.

Купраты, оксиды меди, вызвали переполох в физическом сообществе несколько десятилетий назад, став сверхпроводниками при температурах, которые раньше считались невозможными. Самая высокая зарегистрированная температура купратного сверхпроводника составляет -225 градусов по Фаренгейту. Однако работать с этими материалами без ухудшения их сверхпроводящего состояния весьма сложно из-за их сложных электронных и структурных свойств.

Под руководством Фрэнка Чжао, бывшего студента Высшей школы искусств и наук Гриффина, а в настоящее время — постдокторанта Массачусетского технологического института, команда применила безвоздушную криогенную технику манипулирования кристаллами в сверхчистом аргоне. Они умело создали безупречную границу раздела между двумя ультратонкими слоями оксида купрата, висмута, стронция, кальция и меди (BSCCO, или «биско»). BSCCO — это «высокотемпературный» сверхпроводник, который становится сверхпроводящим при температуре около -288 градусов по Фаренгейту, что является относительно высокой температурой для сверхпроводников.

Чжао сначала разделил BSCCO на два слоя, каждый из которых составляет одну тысячную ширины человеческого волоса. Затем, при -130 градусах, он сложил их под углом 45 градусов, подобно перевернутому сэндвичу с мороженым, сохранив при этом сверхпроводимость на хрупкой границе раздела.

Команда обнаружила, что максимальный сверхток, проходящий через интерфейс без сопротивления, зависит от направления тока. Важно отметить, что они также продемонстрировали электронный контроль над квантовым состоянием на границе раздела, изменив эту полярность. Эта возможность, по сути, позволила им создать переключаемый высокотемпературный сверхпроводящий диод, заложив основу для будущей интеграции в вычислительные технологии, такие как квантовые биты.

Чжао описывает это как первый шаг в изучении топологических фаз и квантовых состояний, устойчивых к несовершенствам.

Ссылка: «Симметрия с обращением времени, нарушающая сверхпроводимость между скрученными купратными сверхпроводниками», автор SY Фрэнк Чжао и др., 7 декабря 2023 г., Science.
DOI: 10.1126/science.abl8371.

Сотрудничая с Марселем Францем из Университета Британской Колумбии и Джедом Пиксли из Университета Рутгерса, чьи команды ранее проводили теоретические расчеты, предсказывающие поведение купратного сверхпроводника, команда Гарварда согласовала экспериментальные наблюдения с новыми теоретическими разработками Павла А. Волкова из Университета Коннектикута.

Исследование получило поддержку Национального научного фонда, Министерства обороны и Министерства энергетики.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о высокотемпературных сверхпроводниках

Каковы последние достижения в области сверхпроводниковых технологий, достигнутые исследователями Гарварда?

Исследователи из Гарварда во главе с Филипом Кимом разработали высокотемпературный сверхпроводящий диод с использованием купратов. Это нововведение является значительным шагом вперед в области квантовых вычислений и исследования экзотических материалов и квантовых состояний.

Как новый сверхпроводящий диод способствует квантовым вычислениям?

Сверхпроводящий диод, созданный командой Гарварда, представляет собой важнейшее достижение в области квантовых вычислений. Это позволяет лучше манипулировать квантовыми состояниями и понимать их, что потенциально способствует прогрессу в этой области.

Что такое купраты и почему они важны в этом исследовании?

Купраты представляют собой класс материалов на основе оксида меди, которые становятся сверхпроводящими при относительно высоких температурах. Они играют решающую роль в этом исследовании для создания высокотемпературного сверхпроводящего диода, что является важным шагом в понимании сверхпроводимости и управлении ею.

Кто проводил эксперименты с этим сверхпроводящим диодом и какой метод использовался?

Эксперименты с этим сверхпроводящим диодом проводил Фрэнк Чжао, бывший студент Гарварда, а теперь научный сотрудник Массачусетского технологического института. Метод включал безвоздушное криогенное манипулирование кристаллами в сверхчистом аргоне для создания чистой поверхности раздела между слоями оксида купрата, висмута, стронция, кальция и меди (BSCCO).

Что делает BSCCO важным в контексте сверхпроводников?

Оксид висмута, стронция, кальция, меди (BSCCO) важен, поскольку он считается высокотемпературным сверхпроводником, начиная сверхпроводимость при температуре около -288 градусов по Фаренгейту. Это относительно высокий показатель по сравнению с другими сверхпроводниками и важен для практического применения.

Подробнее о высокотемпературных сверхпроводниках

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Сара К. 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, сверхпроводники при высоких температурах? это безумие. Я помню, как изучал, как они работали только при сверхнизких температурах. времена быстро меняются!

Отвечать
Радж Патель 1ТП2Т - 1ТП3Т

Я слышал о купратах, но никогда не знал, что они так важны для сверхпроводимости. Отличная статья, но можно было бы немного подробнее о технической стороне, понимаете?

Отвечать
Дэйв Р. 1ТП2Т - 1ТП3Т

Команда Филиппа Кима делает революционные вещи! Но я думаю, что в статье необходимо больше разъяснить, как это влияет на среднестатистического Джо. Звуковой комплекс сверхпроводников.

Отвечать
Эмма Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

Действительно ли это осуществимо? Я имею в виду, что сверхпроводимость при -288F все еще холодная, верно? Как они планируют это использовать в практических приложениях, есть у кого идеи?

Отвечать
Майк Джонсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

потрясающая работа Гарварда! за квантовыми вычислениями будущее, они могут изменить всё…

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский