Инженерный прорыв: физики МФТИ устранили «торможение» в квантовых схемах

Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) совершили прорыв в теории сверхпроводимости, объяснив аномальное поведение квантовых вихрей на сверхвысоких частотах. Долгое время инженеры сталкивались с проблемой: при работе на гигагерцовых частотах сверхпроводниковые устройства теряли эффективность из-за микроскопических магнитных нитей – вихрей Абрикосова. Существующие модели, описывающие их движение как вязкое трение, не могли объяснить странное поведение в микроволновом диапазоне.

Инженерный прорыв: физики МФТИ устранили «торможение» в квантовых схемах

Команда физиков МФТИ вывела новое уравнение, которое учитывает критически важный фактор – динамическую инерцию электрической структуры вокруг вихря. Оказалось, что перестройка «потенциала дисбаланса зарядов» не происходит мгновенно. На сверхвысоких частотах это запаздывание становится доминирующим, создавая эффект, похожий на упругую фиксацию. Вихрь теряет подвижность, что парадоксальным образом приводит к резкому снижению энергетических потерь.

«Мы математически доказали, что на высоких частотах возникает эффект, который можно сравнить с отрицательной эффективной массой», – поясняет директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.

Это открытие дает инженерам точный инструмент для управления кинетической индуктивностью – ключевым параметром, определяющим инерционность сверхпроводящего тока. Теперь можно будет с высокой точностью настраивать резонансную частоту сверхпроводниковых резонаторов, чувствительность детекторов и параметры кубитов, просто изменяя магнитное поле.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review B, открывают путь к созданию нового поколения сверхбыстрых и энергоэффективных квантовых устройств.

Читайте также

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд