НИТУ "МИСиС": на шаг ближе к квантовому компьютеру

Originally posted by nanonews_2011 at НИТУ "МИСиС": на шаг ближе к квантовому компьютеру

Nature Physics, один из авторитетнейших научных журналов мира, опубликовал статью о работе по изучению свойств контактов между сверхпроводниками и графеном. Одним из авторов исследования является профессор Константин Ефетов, научный руководитель проекта "Коллективные явления в квантовой материи" НИТУ "МИСиС".

Интернациональной группой ученых-исследователей был проведен эксперимент, доказавший возможность изготовления высококачественных контактов между графеном и сверхпроводниками, что может приблизить исследователей к созданию новых электронных приборов и, в частности, квантового компьютера. Эта цель еще достаточно далека, но экспериментаторам уже удалось наблюдать интересный фундаментальный эффект - зеркальное андреевское отражение, пояснили в пресс-службе НИТУ "МИСиС".

Отражение электронов от границы между нормальным металлом и сверхпроводником называется "андреевским" в честь выдающегося советского физика Александра Андреева, предсказавшего такое поведение электрона между обычным металлом и сверхпроводником.

Один из членов команды исследователей, Константин Ефетов, так объясняет сущность андреевского отражения: "Электроны, налетающие из нормального металла на сверхрпроводник, отражаются точно назад в виде дырок (отсутствующий электрон обычно описывается в виде квазичастицы-дырки). В эксперименте же наблюдалось зеркальное отражение электрона (так, как отражается свет от зеркала). Хотя контакты между графеном и сверхпроводниками удалось сфабриковать уже несколько лет назад, наблюдение зеркального андреевского отражения оказалось непростой задачей, поскольку требовались исключительно чистые графеновые системы. Создание высококачественных контактов между графеном и сверхпроводящим селенидом ниобия и сверхчистых графеновых образцов и позволило в конечном итоге наблюдать зеркальное андреевское отражение".

Доказательство того, что это было действительно зеркальное отражение можно было провести только с помощью сравнения экспериментальных данных с теорией. В результате сложных расчетов профессор Константин Ефетов теоретически обосновал результаты эксперимента, так что факт наблюдения зеркального андреевского отражения не вызывает сомнений.

В настоящее время создание массивов сверхпроводящих островков является основным направлением в создании квантового компьютера. Большие надежды для построения кубитов возлагаются на трансмоны - Джозефсоновские контакты, соединенные параллельно с конденсаторами. Джозефсоновские контакты - это сверхпроводники, соединенные между собой диэлектриком или обычным металлом.

С появлением графена - двухмерного материала, состоящего из атомов углерода - у ученых появились новые возможности. Насколько "лучше" станут трансмоны, если в контактах со сверхпроводниками использовать графен?

Важно отметить, что эффект, впервые наблюдавшийся в течение эксперимента, имеет глубокую фундаментальную природу и расширяет понимание наиболее интересных эффектов "нанофизики".

Эксперимент был проведен в Колумбийском университете Нью-Йорка при поддержке ученых из Принстонского университета и Национального института материаловедения Японии. Результаты работы впервые были представлены одним из авторов Дмитрием Ефетовым, в настоящее время работающим в Массачусетском Технологическом Институте, на конференции "Сверхпроводимость и магнетизм", проведенной в НИТУ "МИСИС" в сентябре 2015 года.

Источник