Американские инженеры разработали криогенный магнитотерагерцовый сканирующий оптический микроскоп ближнего поля для исследования сверхпроводимости. Устройство работает в экстремальных масштабах пространства, времени и энергии — миллиардные доли метра, квадриллионные доли секунды и триллионы электромагнитных волн в секунду, сообщают разработчики.
Наноскоп может фокусироваться примерно до 20 нм, работая при температурах ниже температуры жидкого гелия и в сильных магнитных полях. Этого достаточно, чтобы получить представление о сверхпроводящих свойствах материалов в этих экстремальных условиях, говорят авторы работы. Исследование поможет и улучшить работу квантовых вычислений.
Устройство состоит из системы управления, лазерного источника, лабиринта зеркал, образующих оптический путь для света, пульсирующего триллионами циклов в секунду. Сверхпроводящий магнит, окружающий пространство с образцом, формирует магнитное поле до 5 Тл, а изготовленный на заказ атомно-силовой микроскоп позволяет изучать материалы, охлажденные до температуры жидкого гелия (около 1,8 K).
Схема экспериментальной установки. Изображение: Richard H. J. Kim et al., arXiv
Технология стала возможной благодаря открытию индуцированных светом колебаний в полупроводниках. О возможности управления сверхпроводимостью в полупроводниках на основе железа с помощью света исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале Nature.
Потенциально прибор способен визуализировать туннелирование сверхтоков в одиночных джозефсоновских переходах, то есть отображать движение электронов через барьер, разделяющий два сверхпроводника, отмечают исследователи. Понимание этих процессов поможет улучшить работу кубитов и эффективность квантовых вычислений, добавляют они.
Анализируя новые наборы экспериментальных данных, мы можем разработать передовые методы томографии для наблюдения за квантово-запутанными состояниями в сверхпроводниках, управляемых светом.
Илиас Перакис, профессор физики из Университета Алабамы в Бирмингеме и соавтор проекта
Читать далее:
Ученые из зоны вечной мерзлоты: как они разрабатывают умную одежду и вакцину против рака
«Ходячие мертвецы» существовали миллионы лет назад: ученые рассказали, как они появились