Lagdelt superleder coaxet til at vise usædvanlige egenskaber med potentiale for kvanteberegning

Et team af videnskabsmænd ledet af forskere ved University of Maryland har lokket en lagdelt superleder til at udvise usædvanlige egenskaber, der har potentielle anvendelser inden for kvanteberegning, ifølge en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature.

Materialet, en lagdelt superleder kaldet niobiumdiselenid (NbSe2), er normalt en type II superleder, hvilket betyder, at det udstøder magnetiske felter, når det afkøles under en bestemt temperatur. Men da holdet lagde pres på materialet, fandt de ud af, at det gennemgik en overgang til en ny fase, hvor det pludselig udstøder magnetiske felter endnu stærkere og blev til type I.5-superleder. Denne overgang til type 1.5 superledning er ikke tidligere blevet observeret i lagdelte superledere og kan have implikationer for kvanteberegning, konkluderer undersøgelsen.

"Vi tror, ​​at denne nye type superledning i NbSe2 skyldes tilstedeværelsen af ​​stærke elektroniske korrelationer," sagde hovedforfatter Lei Zhang, en postdoc-forsker ved University of Marylands afdeling for fysik. "Disse korrelationer er normalt forbundet med eksotiske fænomener, såsom ukonventionel superledning og kvantemagnetisme. Derfor kan vores opdagelse åbne nye veje til at udforske disse eksotiske fænomener i lagdelte superledere og udforske potentielle anvendelser inden for kvanteberegning."

Superledning er et fænomen, hvor et materiale leder elektricitet uden at miste energi. Dette gør superledere til meget effektive elektriske ledere, og de har potentielle anvendelser i en række forskellige teknologier, herunder kraftoverførsel, MRI-maskiner og partikelacceleratorer.

Kvanteberegning er et nyt felt inden for computing, der bruger kvantemekanikkens principper til at udføre beregninger. Kvantecomputere er meget hurtigere og mere kraftfulde end traditionelle computere, og de har potentialet til at revolutionere en række forskellige områder, herunder lægemiddelopdagelse, materialevidenskab og finansiel modellering.

Holdets opdagelse af en ny type superledning i NbSe2 kan have implikationer for kvanteberegning, fordi materialets stærke elektroniske korrelationer kan føre til fremkomsten af ​​nye kvantetilstande. Disse tilstande kan bruges til at lagre og behandle kvanteinformation, hvilket er afgørende for kvanteberegning.

"Vores opdagelse er spændende, fordi det antyder, at lagdelte superledere kan være en ny platform til at udforske eksotiske fænomener og potentielle anvendelser inden for kvantecomputere," sagde seniorforfatter Jun Zhao, professor ved Institut for Fysik og Center for Nanofysik og Avancerede Materialer. "Vi fortsætter med at undersøge egenskaberne af NbSe2 og andre lagdelte superledere, og vi håber at afdække ny indsigt i arten af ​​superledning og dens potentielle anvendelser."

Holdets forskning blev finansieret af National Science Foundation, Department of Energy og Gordon and Betty Moore Foundation.