Электроника будущего неразрывно связана с возможностью обнаружения уникальных материалов. Однако в определенных случаях естественная структура атомов создает преграды для разработки новых физических явлений. Для преодоления этой проблемы исследователи из Цюрихского университета разработали метод создания сверхпроводников на уровне одного атома, что позволяет создавать новые состояния вещества.
Каким образом будет выглядеть компьютер будущего? Как он будет функционировать? Поиск ответов на эти вопросы сегодня является ключевой движущей силой для фундаментальных физических исследований. Существует множество возможных сценариев, начиная от развития классической электроники и заканчивая нейроморфными вычислениями и квантовыми компьютерами.
Общей чертой для всех этих подходов является то, что они опираются на новые физические эффекты, многие из которых до сих пор оставались только на уровне теоретических предположений. Ученые предпринимают многочисленные усилия и используют передовое оборудование в поиске новых квантовых материалов, которые способны порождать такие эффекты. Но что, если подходящих материалов в природе не существует?
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, исследовательская группа из Цюрихского университета, сотрудничая с физиками из Института физики микроструктур Макса Планка в Галле (Германия), предложила интересное решение. Они сами создали необходимые материалы — по атому за раз.
Основное внимание ученых было сосредоточено на новых видах сверхпроводников, которые представляют особый интерес благодаря своей способности обладать нулевым электрическим сопротивлением при низких температурах. Сверхпроводники, иногда называемые "идеальными диамагнетиками", нашли применение в квантовых вычислениях из-за своего необычного взаимодействия с магнитными полями. Физики-теоретики занимались исследованием и прогнозированием различных состояний сверхпроводимости в течение многих лет. "Однако лишь немногие из них были окончательно доказаны в материалах", — говорит профессор Нойперт.
В рамках своего коллаборативного исследования ученые из Цюриха разработали теоретический дизайн, который позволяет создавать новую сверхпроводящую фазу на уровне атомов. Этот дизайн был затем реализован физиками из Германии с использованием сканирующего туннельного микроскопа для перемещения и размещения атомов с атомной точностью.
Тот же метод использовался для измерения магнитных и сверхпроводящих свойств системы. Путем нанесения атомов хрома на поверхность сверхпроводящего ниобия исследователи создали два новых типа сверхпроводимости. Этот метод позволил не только подтвердить теоретические предположения физиков, но и открыть новые перспективы для создания новых состояний материи и их использования в будущих квантовых компьютерах.
