Ученые из Германии, Нидерландов и США создали сверхпроводящую схему, обладающую характеристиками, считавшимися ранее невозможными. Вычислительные машины, построенные на основе сверхпроводимости, способны работать в сотни раз быстрее, расходуя при этом меньше энергии.
В ХХ веке многие ученые, включая Нобелевских лауреатов, бились над природой сверхпроводимости, открытой физиком Камерлингом-Оннесом в 1911 году. В сверхпроводниках ток проходит через провод, не встречая сопротивления. Это значит, что заблокировать такой ток крайне сложно, не говоря уже о том, чтобы заставить его двигаться в одном направлении — это считалось невозможным. Однако ученым XXI века удалось сделать сверхпроводимость однонаправленной и пригодной для использования в вычислительной технике, заменив классический материал в джозефсоновском контакте на квантовый. Это позволило по-новому регулировать соединение между двумя сверхпроводниками.
Джозефсоновский контакт состоит из двух сверхпроводников, разделенных барьером из диэлектрика. Если он достаточно тонкий, электроны могут проникать сквозь него. Ниже определенного уровня этот «сверхток» не имеет напряжения, а с определенной точки напряжение возникает, быстро распространяясь в виде волн, которые могут использовать квантовые компьютеры. Заставить такой ток двигаться только в одном направлении можно было раньше только с помощью внешнего магнитного поля. Но ученые выяснили, что решетка на основе ниобия не нуждается в магнитном поле и может работать исключительно на квантовых свойствах материала.
«Технология, которая раньше была возможна только с полупроводниками, теперь может быть создана из сверхпроводников. Сюда относятся более быстрые компьютеры с терагерцовой скоростью — то есть, в 300-400 раз быстрее, чем сегодняшние. Если ХХ век был веком полупроводников, то XXI может стать веком сверхпроводников», — отмечает Мажар Али, один из исследователей.