3 мин. чтения
7/18/2023 10:58:44 AM

Физики продемонстрировали инверсию знака эффекта Джозефсона в диоде

Featured Image 1 Многоканальные перекрестки Рашба-Джозефсона: эксперимент и теория. DOI: 10.1038/s41565-023-01451-x

Физики из Университета Регенсбурга (UR) во главе с исследовательскими группами профессора доктора Кристофа Струнка / доктора Николы Парадизо и профессора доктора Ярослава Фабиана сделали захватывающее открытие: в своей публикации, только что опубликованной в Nature Nanotechnology, исследовательские группы экспериментально демонстрируют резкое изменение знака эффекта сверхтокового диода. Соответствующие экспериментальные данные количественно согласуются с теорией доктора Андреаса Косты, также физика из Регенсбургского университета.

Большинство транзисторов выделяют тепло. Это связано с тем, что большинство проводников являются резистивными, что приводит к джоулеву нагреву. Действительно, существуют специальные транзисторы, которые не выделяют тепло, так называемые «транзисторы с джозефсоновским переходом». Они основаны на джозефсоновском переходе, слабом соединении между двумя сверхпроводниками, которое по-прежнему несет ток нулевого сопротивления (или сверхток).

После открытия лауреатом Нобелевской премии Брайаном Джозефсоном джозефсоновские переходы быстро нашли применение в различных областях, таких как медицина, метрология и астрофизика. Совсем недавно они стали ключевыми компонентами квантовых компьютеров, поскольку они лежат в основе трансмонов, самых популярных реализаций кубитов в сверхпроводящих квантовых процессорах.

В свете вышесказанного можно понять внимание, вызванное открытием первого сверхпроводящего диода на основе джозефсоновского перехода, сделанным в 2021 году группой под руководством Николы Парадизо и Кристофа Струнка в Университете Регенсбурга в синтетическом кристалле, выращенном Майклом Дж.

Волнение возникает из-за того, что сверхпроводящие диоды могут служить основными строительными блоками для новых типов сверхпроводящих схем для будущей замены резистивных схем сверхпроводящими.

Отличительным свойством обычного полупроводникового диода является его асимметрия: его сопротивление может быть очень высоким или очень низким в зависимости от того, какая из двух его клемм подключена к катоду, а какая к аноду вашей батареи. Эта асимметрия приводит к самому важному свойству диода: выпрямлению тока.

Вместо этого сверхпроводящий диод не проявляет сопротивления, поэтому принцип его работы должен быть другим. Парадизо и его коллеги обнаружили, что сверхпроводящий диод показывает разную индуктивность для двух возможных полярностей постоянного тока. Кроме того, для полярности, для которой индуктивность ниже, наблюдаемый критический ток (то есть порог тока, который заставляет устройство переключаться в резистивное состояние) выше. Мы можем назвать это предпочтительным текущим направлением.

Но что такое предпочтительное направление? Ответом считалась фиксированная характеристика материалов.

Совсем недавно исследователи UR сделали захватывающее открытие: при большем магнитном поле предпочтительное направление может измениться. Интересно, что теоретики предсказывали этот эффект около 10 лет назад, но до сих пор он так и не наблюдался. В статье, только что опубликованной в Nature Nanotechnology, группа Струнка экспериментально демонстрирует резкое изменение знака эффекта сверхтокового диода с экспериментальными данными, которые количественно соответствуют теории доктора Андреаса Косты, также из Регенсбурга.

Это открытие, безусловно, окажет большое влияние на научное сообщество, поскольку эффект сверхпроводящего диода стал горячей темой в квантовой электронике из-за его захватывающих перспектив для технологических приложений и фундаментальных исследований.

Подробнее: A. Costa et al, Sign reversal of the Josephson inductance magnetochiral anisotropy and 0–π-like transitions in supercurrent diodes, Nature Nanotechnology (2023) DOI: 10.1038/s41565-023-01451-x 🔗

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Изображение квантовых состояний в двумерных материалах

6/26/2023 · 3 мин. чтения

Изображение квантовых состояний в двумерных материалах

Исследователь из Финляндии открыла новый тип атомного ядра

6/26/2023 · 3 мин. чтения

Исследователь из Финляндии открыла новый тип атомного ядра