Los físicos de Francia y Rusia han descubierto perturbaciones magnéticas en la capa superconductora 2D, que se asemejan a pequeñas estrellas oscilantes. Estas excitaciones en forma de estrella son causadas por un solo átomo magnético colocado en la capa de material superconductor. Lo que quieren decir es que ahora el Yu-Se demostró que las cadenas Shibo-Rusinov existen no solo en teoría, además, se descubrió que en los sistemas bidimensionales las perturbaciones magnéticas se extienden en distancias más largas y parecen ser más sostenibles, lo que nos acerca un paso más hacia el largocomputadoras cuánticas esperadas. Los resultados fueron publicados en Física de la naturaleza esta semana
De acuerdo con uno de los coautores del estudio de MIPT, el efecto observado se parece a las "nanoestrellas magnéticas en el universo superconductor"; las constelaciones de construcción de ellas se pueden usar en la electrónica cuántica.
Los físicos de Francia y Rusia han descubierto que los átomos magnéticos en un superconductor bidimensional en capas crean perturbaciones electrónicas que parecen "nanostars" oscilantes. Una "constelación" de estas perturbaciones podría usarse en la electrónica cuántica. Los resultados del estudiohan sido publicados en la revista científica Física de la naturaleza .
Prof. Dmitri Roditchev de la Escuela Superior de Física Industrial y Química ESPCI ParisTech, París, Gerbold Ménard, Dr. Christophe Brun, Dr. Tristan Cren del Instituto de Nanociencias de París en la Universidad de la Sorbona, Dr. Vasily Stolyarov deEl Laboratorio de Fenómenos Cuánticos Topológicos en Sistemas Superconductores en MIPT, y sus colegas de la Universidad Paris-Saclay estudiaron la aparición de estados Yu-Shiba-Rusinov YSR unidos alrededor de átomos magnéticos individuales incrustados en un superconductor bidimensional. Los estados YSR fueron teóricamentepredicho en la década de 1960, pero hasta ahora se han revelado muy pocas evidencias para ellos. En el presente trabajo se descubrió que en los sistemas bidimensionales, las excitaciones magnéticas se extienden a una distancia mayor en comparación con los superconductores tridimensionales ordinarios, ylos estados cuánticos emergentes de YSR son más estables, lo que los hace más adecuados para desarrollar una nueva generación de electrónica cuántica.
Se utilizó una red cristalina de un material superconductor superpuesto - diselenuro de bario - en las pruebas. Con un microscopio de túnel de exploración de temperatura ultrabaja construido por Roditchev, los investigadores pudieron observar, por primera vez, los estados de YSR alrededorátomos magnéticos únicos de hierro ". Hemos demostrado que el uso de superconductores bidimensionales en lugar de los tridimensionales da como resultado un aumento en la extensión espacial de los estados YSR durante varias docenas de nanómetros, es decir, diez veces más que en tres" normales "superconductores tridimensionales. Y el área de excitación tenía la forma de una "estrella" electrónica de seis veces con sus rayos extendiéndose a lo largo del eje de la red cristalina del diselenuro de niobio. Las "estrellas" observadas son más estables y más adecuadas para crear nuevas topologíasestados protegidos. Los anyons no abelianos se pueden recolectar de las cadenas estatales de YSR, y luego se pueden usar como elementos en computadoras cuánticas del futuro ", dice Vasily Stolyarov, coautor delestudio y el jefe del Laboratorio de Fenómenos Cuánticos Topológicos en Sistemas Superconductores en MIPT.
Los experimentos descritos en el artículo se realizaron en París. Se está trabajando en el Laboratorio de Fenómenos Cuánticos Topológicos en Sistemas Superconductores del MIPT para crear las condiciones experimentales necesarias para obtener resultados de tan alta calidad. El Laboratorio se creó en 2014 utilizando fondos de unMega concesión otorgada a Alexander Golubov, profesor de la Universidad de Twente Países Bajos. El objetivo principal del Laboratorio es estudiar las propiedades cuánticas de nuevos superconductores y materiales topológicamente protegidos, y también sistemas artificiales híbridos basados en estos materiales.
El laboratorio se está equipando en estrecha cooperación con los grupos de Roditchev y Cren y se espera que las instalaciones de ambos laboratorios se complementen entre sí.
Los estados de Yu-Shiba-Rusinov fueron pronosticados a fines de la década de 1960 por tres físicos de China, la URSS y Japón independientemente uno del otro. Sugirieron que los átomos magnéticos introducidos en un superconductor deben crear estados especiales de excitación alrededor de ellos - electrón- ondas estacionarias con nombre de sus descubridores. Los cálculos muestran que se pueden formar áreas de conductividad topológica alrededor de estos estados, donde la corriente solo puede fluir en una dirección. Hasta hace poco, sin embargo, no había sido posible confirmar esta predicción experimentalmente.
Durante los últimos 20 años, los científicos han estado tratando de crear sistemas cuánticos que superen a las computadoras tradicionales basadas en semiconductores, cuyo potencial de desarrollo ahora está casi agotado. Varios sistemas potenciales "candidatos" se utilizarán como base paraActualmente, se están investigando los componentes de una computadora cuántica. El principal problema que impide el desarrollo de estas computadoras es la alta sensibilidad del nanomundo a las influencias externas que destruyen los estados cuánticos. Una opción prometedora es utilizar estados de electrones protegidos topológicamente que sean resistentes adecoherencia. Los anyons no abelianos pueden ser perfectos para esto; no son iones negativos, sino excitaciones especiales en sistemas cuánticos bidimensionales en un campo magnético.
La teoría predice que tales anyons no abelianos pueden ocurrir en un "líquido" bidimensional de electrones en un superconductor bajo la influencia de un campo magnético local. El líquido de electrones se degenera, es decir, los electrones pueden tener diferentes estados enel mismo nivel de energía. La superposición de varios anyons no puede verse afectada sin moverlos, por lo tanto, están completamente protegidos de las perturbaciones.
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Materiales proporcionados por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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