Команда исследователей разработала уникальный интерфейс между сверхпроводником (материалом, обладающим нулевым электрическим сопротивлением при низких температурах) и хиральным материалом. Новый интерфейс создает значительно усиленное зеемановское поле — магнитное поле, влияющее на спин электронов. Эта технология может стать ключом к новым и инновационным приложениям в таких областях, как электроника, энергетика и, что наиболее важно, квантовые вычисления.

Новый сверхпроводящий материал сочетает в себе обычный сверхпроводник с материалом, обладающим сильной спин-орбитальной связью. Было показано, что это взаимодействие, возникающее в результате связи между спином электрона и его орбитальным движением, сильно влияет на свойства сверхпроводящего материала. Интерфейс индуцирует спиновую поляризацию на поверхности сверхпроводника и генерирует состояния квазичастиц магнитного происхождения.

Состояния квазичастиц — это состояния, на которые конкретно влияют магнитные поля. Эти состояния могут возникнуть в материалах, где взаимодействие между электронами и магнитными полями сильное. Эффекты связаны с концепцией спиновой селективности, индуцированной киральностью (CISS), где структурная хиральность материала влияет на спин и орбитальный угловой момент его электронов. СНПЧ имеет решающее значение для развития сверхпроводниковой спинтроники и топологической сверхпроводимости, поскольку она обеспечивает способ управления вращением электронов в сверхпроводящих материалах.

Разработав интерфейс между этими двумя материалами, исследователи смогли улучшить сверхпроводящие свойства. Полученный материал также продемонстрировал гораздо более высокую устойчивость к магнитным полям, что само по себе является критическим фактором для многих практических применений. Например, он может устранить декогеренцию, которая возникает, когда квантовая система взаимодействует с окружающей средой.

Последствия? Эта новая технология может способствовать разработке высокотемпературных сверхпроводников, которые работают при температурах, близких к условиям окружающей среды. Важно отметить, что существующие сверхпроводники работают только при чрезвычайно низких температурах. Если температура поднимется настолько высоко, что будет достигнута зона проводимости, сверхпроводимости не произойдет. Таким образом, будущие материалы на основе указанного интерфейса могут по-новому определить передачу и хранение энергии, а также позволить создавать более мощные и эффективные электронные устройства, такие как высокопроизводительные транзисторы.

Наконец, улучшенное спин-орбитальное взаимодействие в этом новом материале может привести к реализации экзотических сверхпроводящих состояний с топологическими свойствами. Экзотические состояния отличаются от обычных сверхпроводников своими электронными свойствами и симметрией. Как упоминалось ранее, эти состояния были предметом пристального исследовательского интереса из-за их потенциала для обработки информации и квантовых вычислений.

Исследователи полагают, что их результаты будут стимулировать дальнейшие исследования в области сверхпроводимости и откроют новые возможности в ближайшем будущем. Для справки: первая коммерческая система МРТ, использующая сверхпроводники, была представлена ​​в начале 1980-х годов. Излишне говорить, что это была революционная технология, и, надеюсь, будущие приложения будут опираться только на ее наследие.