Открытие может вызвать скачок в прогрессе с квантовыми компьютерами и энергетикой.
Сверхпроводники – впечатляющие материалы, свойства которых проявляются при крайне низких температурах. Сопротивление электрического тока, который через них проходит при таких условиях становится нулевым. Однако физика этого процесса не до конца понятна. Новая теория, предложенная японскими учеными, лучше объясняет свежие экспериментальные данные, чем существующая теория сверхпроводимости.
В современной физике принято рассматривать сверхпроводимость с точки зрения теории Бардина – Купера – Шриффера (теория БКШ). В этой модели частицы могут формировать куперовские пары, связанные и противодействующие рассеянию. Однако теория БКШ не объясняет все типы сверхпроводников, что ограничивает нашу способность создавать более надежные сверхпроводящие материалы, которые бы работали, скажем, при комнатной температуре.
Новая теория полупроводимости
Ученые из Цукубского университета предложили новую модель сверхпроводимости, которая лучше раскрывает физические принципы. Вместо куперовских пар в ее основу легло «соединение Берри». Этот инструмент оценивает скручивание пространства там, где движутся электроны.
В стандартной теории БКШ происхождение сверхпроводимости – это спаривание электронов. В этой теории сверхтоки определены как бездиссипативный поток спаренных электронов, в то время как отдельные электроны все еще испытывают сопротивление,
– объяснил профессор Хирояши Коидзуми.
В качестве примера физики приводят эффект Джозефсона, когда сверхпроводящий ток протекает через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Хотя он широко применяется в высокоточных детекторах магнитных полей и квантовых компьютерах, этот эффект не вписывается полностью в теорию БКШ.
В новой же теории роль спаривания электронов – стабилизировать соединение Берри, а не быть причиной самой сверхпроводимости, а сверхток – это поток отдельных и спаренных электронов, созданный в результате скручивания пространства, где движутся электроны, вызванного соединением Берри.
Почему это важное открытие и что оно дает
Открытие японских ученых может вызвать скачок в прогрессе с квантовыми компьютерами и энергетикой. Новое понимание сверхпроводимости позволит лучше изучить этот процесс и в будущем создать более эффективные и надежные сверхпроводники, которые способны работать при меньших температурах, что является ключевым решением проблемы работы квантовых компьютеров.
