研究人員創(chuàng)造出磁性增強的穩(wěn)定超導(dǎo)體

包括維爾茨堡大學(xué)研究人員在內(nèi)的國際團隊成功創(chuàng)造了一種特殊的超導(dǎo)狀態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)可能會推動量子計算機的發(fā)展。研究結(jié)果發(fā)表在《自然·物理學(xué)》雜志上。

超導(dǎo)體是一種無需電阻即可導(dǎo)電的材料，使其成為 MRI 機器、磁懸浮列車甚至粒子加速器中電子元件的理想基礎(chǔ)材料。然而，傳統(tǒng)的超導(dǎo)體很容易受到磁性的干擾。一個國際研究小組現(xiàn)已成功構(gòu)建了一種混合裝置，該裝置由磁性增強的穩(wěn)定的鄰近超導(dǎo)體組成，并且其功能可以被專門控制。

他們將超導(dǎo)體與一種稱為拓撲絕緣體的特殊半導(dǎo)體材料結(jié)合起來。 “拓撲絕緣體是在其表面導(dǎo)電但內(nèi)部不導(dǎo)電的材料。這是由于其獨特的拓撲結(jié)構(gòu)，即電子的特殊排列，”該大學(xué)拓撲絕緣體研究所的物理學(xué)家查爾斯·古爾德教授解釋道維爾茨堡 (JMU)。 “令人興奮的是，我們可以為拓撲絕緣體配備磁性原子，這樣它們就可以由磁鐵控制。”

超導(dǎo)體和拓撲絕緣體耦合形成所謂的約瑟夫森結(jié)，這是由一層薄薄的非超導(dǎo)材料隔開的兩個超導(dǎo)體之間的連接。 “這使我們能夠?qū)⒊瑢?dǎo)性和半導(dǎo)體的特性結(jié)合起來，”古爾德說。

“所以我們將超導(dǎo)體的優(yōu)點與拓撲絕緣體的可控性結(jié)合起來。利用外部磁場，我們現(xiàn)在可以精確控制超導(dǎo)特性。這是量子物理學(xué)的真正突破。”

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