Возможно, они это сделали.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Materials, содиректор литейного цеха, профессор материалов UCSB Стивен Уилсон и несколько соавторов, в том числе ключевые сотрудники из Принстонского университета, изучают новый материал, разработанный в Quantum Foundry в качестве кандидата в сверхпроводник: – материал, в котором исчезает электрическое сопротивление и исчезают магнитные поля, – который может быть полезен в будущих квантовых вычислениях.
В предыдущей статье, опубликованной группой Вильсона в журнале Physical Review Letters и представленной в журнале Physics, описан новый материал, антимонид цезия-ванадия (CsV3Sb5), который демонстрирует удивительную смесь характеристик, включающую самоорганизованную структуру заряда, переплетенного со сверхпроводящим состоянием. Открытие было сделано научным сотрудником Elings Бренденом Р. Ортис. Как выяснилось, сказал Уилсон, эти характеристики характерны для ряда родственных материалов, включая RbV3Sb5 и KV3Sb5, последний (смесь калия, ванадия и сурьмы) является предметом этой последней статьи под названием «Открытие нетрадиционных материалов». хиральный зарядовый порядок в сверхпроводнике кагоме KV3Sb5."
Уилсон отметил, что материалы в этой группе соединений «предположительно обладают интересной физикой волн зарядовой плотности [то есть их электроны самоорганизуются в неоднородную структуру по металлическим узлам в соединении].
Своеобразная природа этого самоорганизованного паттерна электронов является предметом настоящей работы."
Это предсказанное состояние волны зарядовой плотности и другая экзотическая физика проистекают из сети ионов ванадия (V) внутри этих материалов, которые образуют сеть треугольников с разделенными углами, известную как решетка кагоме. KV3Sb5 был обнаружен как редкий металл, построенный из плоскостей решетки кагоме, который также является сверхпроводящим металлом.
Некоторые другие характеристики материала заставили исследователей предположить, что заряды в нем могут образовывать крошечные петли тока, которые создают локальные магнитные поля.
Материаловеды и физики давно предсказали, что можно создать материал, который будет демонстрировать такой волновой порядок плотности заряда, который нарушает так называемую симметрию обращения времени. "Это означает, что у него есть магнитный момент или поле, связанное с ним", – сказал Уилсон. "Вы можете представить себе, что на решетке кагоме есть определенные узоры, в которых заряд движется по небольшой петле.
Эта петля похожа на токовую петлю, и она дает вам магнитное поле. Такое состояние было бы новым электронным состоянием материи и имело бы важные последствия для лежащей в основе нетрадиционной сверхпроводимости."
Роль группы Уилсона заключалась в том, чтобы создать материал и охарактеризовать его объемные свойства.
Затем команда из Принстона использовала сканирующую туннельную микроскопию высокого разрешения (СТМ), чтобы идентифицировать то, что, по их мнению, является сигнатурами такого состояния, которое, по словам Уилсона, «также предполагается, что существует в других аномальных сверхпроводниках, таких как сверхпроводящие при высоких температурах. , хотя это не было окончательно показано."
СТМ работает, сканируя очень острый конец металлической проволоки по поверхности. Поднося наконечник очень близко к поверхности и прикладывая электрическое напряжение к наконечнику или к образцу, поверхность может быть отображена в масштабе разрешения отдельных атомов и групп электронов.
В статье исследователи описывают видение и анализ структуры порядка в электронном заряде, который изменяется при приложении магнитного поля. Эта связь с внешним магнитным полем предполагает состояние волны плотности заряда, которое создает собственное магнитное поле.
Именно для этого и была создана квантовая литейная. «Вклад литейного завода очень важен, – сказал Уилсон. «Он сыграл ведущую роль в разработке этих материалов, и исследователи литейного производства обнаружили в них сверхпроводимость, а затем обнаружили признаки, указывающие на то, что они могут обладать волной зарядовой плотности.
Сейчас материалы изучаются во всем мире, потому что они имеют различные аспекты, которые представляют интерес для самых разных сообществ.
«Они представляют интерес, например, для людей, занимающихся квантовой информацией, как потенциальные топологические сверхпроводники», – продолжил он. "Они представляют интерес для людей, изучающих новую физику топологических металлов, потому что они потенциально обладают интересными корреляционными эффектами, определяемыми как взаимодействие электронов друг с другом, и это потенциально является причиной возникновения этого состояния волны зарядовой плотности. И они представляют интерес для людей, которые стремятся к высокотемпературной сверхпроводимости, потому что в них есть элементы, которые, кажется, связывают их с некоторыми особенностями, наблюдаемыми в этих материалах, даже несмотря на то, что KV3Sb5 сверхпроводник при довольно низкой температуре."
Если KV3Sb5 окажется тем, в чем его подозревают, его можно использовать, чтобы сделать топологический кубит полезным в приложениях квантовой информации. Например, Уилсон сказал: «Создавая топологический компьютер, человек хочет создавать кубиты, производительность которых повышается за счет симметрии в материале, а это означает, что они не склонны к декогеренции [декогеренция мимолетных запутанных квантовых состояний является основным препятствием в квантовые вычисления] и, следовательно, имеют меньшую потребность в обычном исправлении ошибок.
«Есть только определенные типы состояний, которые можно найти, которые могут служить топологическим кубитом, и ожидается, что топологический сверхпроводник будет его размещать», – добавил он. «Такие материалы встречаются редко.
Эта система может быть интересна именно этим, но это далеко не подтверждено, и сложно подтвердить, есть это или нет. Еще многое предстоит сделать для понимания этого нового класса сверхпроводников."